نبذة مختصرة : Dada la gran electrificación que se está viviendo en el mundo, los convertidores de potencia son esenciales en el desarrollo de las actividades de la vida moderna. Son fundamentales para asegurar el buen flujo energético entre los agentes del sistema eléctrico. Su utilidad se asemeja a la del corazón en el ser humano, este bombea sangre con la cantidad requerida de nutrientes y oxígeno a las distintas partes del cuerpo. Los convertidores, transforman la energía eléctrica en la forma y cantidad requerida por los distintos aparatos eléctricos conectados. Se encuentran prácticamente en todos los sectores: movilidad, energía, telecomunicaciones, sanidad... A su vez, se considera que los procedimientos más utilizados para realizar esta tarea se encuentran en un estado consolidado de la tecnología. Sin embargo, aún existe una gran ventana para el progreso hacia una mayor versatilidad, modularidad y estandarización, con el propósito de poder aplicar la misma tecnología, dispositivos, diseño y fabricación en cualquier aplicación. Una forma de conseguir esto último es el desarrollo de los convertidores multinivel. El objetivo principal del proyecto es probar una rama de un convertidor multinivel que utiliza una tecnología desarrollada por el Grup de Recerca en Electrònica de Potència (GREP) durante más de 20 años para realizar conversiones de cualquier tipo. Una de sus últimas estrategias de diseño, fundamentada en las Switching-Cell Array (SCA), consiste en construir el convertidor usando unas celdas de conmutación optimizadas. La implementación multinivel es de tipo enclavamiento a punto neutro y se comprueba su buen funcionamiento para el caso de tres niveles operando como regulador de continua. Además, incorpora un modo de control nuevo de tipo jerárquico, dividido en dos etapas, que simplifica la operación del convertidor y permite su estandarización. Entre otras cosas, el control permite poder distribuir una parte de las pérdidas de conmutación de los dispositivos semiconductores. Para cumplir con lo comentado, se ha realizado el montaje de las placas y celdas de la rama, verificando cada una de ellas, y se han conectado entre sí para constituir el convertidor y probar la operatividad del conjunto. Se ha programado el control de primera etapa mediante una herramienta de prototipado rápido (dSPACE). La verificación experimental ha permitido demostrar el buen funcionamiento del conjunto bajo todas las condiciones, así como su interesante capacidad para distribuir las pérdidas, observando variaciones significativas en la distribución de las temperaturas con respecto al funcionamiento de referencia. Estos resultados son prometedores ya que el regulador construido verifica la posibilidad de realizar convertidores a través de esta tecnología estándar y escalable, así como la efectividad del nuevo sistema de control Donada la gran electrificació que s'està vivint en el món, els convertidors de potència són essencials en el desenvolupament de les activitats de la vida moderna. Són fonamentals per a assegurar el bon flux energètic entre els agents del sistema elèctric. La seva utilitat s'assembla a la del cor en l'ésser humà, que bomba sang amb la quantitat requerida de nutrients i oxigen a les diferents parts del cos. Els convertidors transformen l'energia elèctrica en la forma i quantitat requerida pels diferents aparells elèctrics connectats. Es troben pràcticament en tots els sectors: mobilitat, energia, telecomunicacions, sanitat... Actualment, es considera que els procediments més utilitzats per a fer aquesta tasca es troben en un estat consolidat de la tecnologia. No obstant això, encara existeix una gran finestra per al progrés cap a una major versatilitat, modularitat i estandardització, amb el propòsit de poder aplicar la mateixa tecnologia, dispositius, disseny i fabricació en diferents aplicacions. Una manera d'aconseguir això últim és el desenvolupament dels convertidors multinivell. L'objectiu principal del projecte és provar una branca d'un convertidor multinivell que utilitza una tecnologia desenvolupada pel Grup de Recerca en Electrònica de Potència (GREP) durant més de 20 anys per a realitzar conversions de qualsevol tipus. Una de les seves darreres estratègies de disseny, fonamentada en les Switching-Cell Array (SCA), consisteix en construir el convertidor fent ús d'unes cel·les de commutació optimitzades. La implementació multinivell és de tipus enclavament a punt neutre i es comprova el seu bon funcionament per al cas de tres nivells operant com a regulador de contínua. A més, incorpora una mode de control nou de tipus jeràrquic, dividit en dues etapes, que augmenta la facilitat d'interacció amb l’usuari per configurar el mode de treball. Entre altres coses, el control permet distribuir una part de les pèrdues de commutació dels dispositius semiconductors. Per a complir amb el comentat, s'ha realitzat el muntatge de les plaques i cel·les de la rama, verificant cadascuna d'elles, i s'han connectat entre si per a constituir el convertidor i provar l'operativitat del conjunt. S’ha programat el control de primera etapa mitjançant una eina de prototipatge ràpid (dSPACE). La verificació experimental ha permès demostrar el bon funcionament del conjunt sota totes les condicions, també ha constatat la seva interessant capacitat per a distribuir les pèrdues, observant variacions significatives en la distribució de les temperatures respecte a un funcionament de referència. Aquests resultats són prometedors ja que el regulador construït verifica la possibilitat de realitzar convertidors a través d'aquesta tecnologia estàndard i escalable, així com l’efectivitat del nou sistema de control Given the great electrification that is taking place in the world, power converters are essential in the development of modern life activities. As they are fundamental to ensure a good energy flow between the different constituents of the electrical system. Their operation principle is similar to that of the human heart, which pumps blood with the required amount of nutrients and oxygen to the different parts of the body. Converters transform electrical energy into the form and quantity required by the electrical devices connected. They are used practically everywhere: in mobility, energy, telecommunications, healthcare... At the same time, the most commonly used procedures to perform this task are considered to be a consolidated technology. However, there is still a large window for progress towards greater ersatility, modularity and standardization, with the purpose of being able to apply the same technology, devices, design and manufacturing in any application. One way to achieve that is the development of multilevel converters. The main objective of the project is to test a branch of a multilevel converter using the technology developed by the Power Electronics Research Group (GREP) for more than 20 years to perform any conversion. One of their latest design strategies, based on Switching-Cell Array (SCA), consists on building the converter using optimized switching cells. Multilevel neutral-point clamped topology is used and its performance is tested as a three-level direct current (DC) regulator. In addition, it uses a new hierarchical control, divided into two stages, which simplifies the operation of the converter and allows its standardization. Among other things, the control enables to distribute part of the switching losses of the semiconductor devices. In order to comply with the above, the control board, the power board and the SCAs have been assembled, verified and connected to each other to constitute the branch. The first stage controller has been programmed by means of a rapid prototyping tool (dSPACE). Experimental verification has proven the good performance of the converter under all conditions, as well as its interesting capacity to distribute the losses, noticing significant variations in the distribution of the temperatures with respect to the reference performance. These results are promising since the controller built verifies the possibility of realizing converters through this standard and scalable technology, as well as the effectiveness of the new control system
Processing Request
No Comments.