Modular Multilevel Converters for Medium Voltage Applications: Low Switching Frequency Modulation Strategies and Circulating Current Control Techniques.

Abstract

El objetivo de la presente tesis ha sido el aumento de la eficiencia y la mejora del funcionamiento de convertidores multinivel modulares (MMCs) en aplicaciones de media tensión (drives, STATCOMs, redes de media tensión en DC o colectores de energía en parques eólicos). Para ello se ha propuesto la utilización de una modulación de baja frecuencia de conmutación como la Eliminación Selectiva de Armónicos (SHE-PWM). De esta forma se reducen las pérdidas de conmutación significativamente. Las contribuciones de la tesis son:- Nueva formulación para implementar SHE-PWM: Esta nueva formulación, a diferencia de las existentes, proporciona un sistema único de ecuaciones que es válido para cualquier forma de onda. De esta forma, es posible buscar los ángulos de disparo y los patrones de conmutación, que resuelven el problema de SHE-PWM, sin necesidad de predefinir ninguna forma de onda. Por lo tanto, la búsqueda de ángulos de disparo se simplifica significativamente y se puede encontrar un alto número de soluciones diferentes, pudiendo optimizar el diseño de la forma de onda. Además, esta formulación es válida con simetrías de cuarto de onda y de media onda.- Controles de la corriente circulante en MMCs cuando se utiliza SHE-PWM: estos controles, a diferencia de los existentes, no distorsionan la tensión de fase de salida cuando se utiliza SHE-PWM y permiten mantener equilibradas las tensiones de los condensadores de los sub-módulos del MMC, además de reducir rizado de la corriente circulante. En concreto, se han propuesto dos controles, uno con (N+1) SHE-PWM y otro con (2N+1) SHE-PWM.