Se presentó en la FIUNA Tesis de Maestría en Ingeniería Electrónica del Ing. Alfredo Renault López

El pasado viernes 06 de octubre, el Ing. Alfredo Renault López presentó exitosamente su Defensa de Tesis de Maestría en Ingeniería Electrónica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Asunción (FIUNA), titulada “Análisis del control predictivo de corriente aplicado al filtro activo de potencia basado en convertidores en configuración puente -H de dos niveles”. Recibiendo así el título de Máster en Ingeniería Electrónica.

En los últimos años debido al aumento de las cargas no lineales en la red de distribución eléctrica, tales como los dispositivos electrónicos, transformadores y de tracción, se ha producido un aumento de los armónicos y el consumo de la potencia reactiva en la red de distribución eléctrica y en consecuencia el deterioro de la calidad de energía en la red de distribución. Algunos efectos principales de la mala calidad de energía son; distorsión armónica, cortes en el suministro, oscilaciones de tensión, fenómenos transitorios, caídas y picos de tensión. La necesidad de dar respuesta a esta problemática de manera a cumplir con las normativas vigentes, ha motivado el diseño de topologías más eficientes de filtros activos de potencia (APFs) capaces de compensar independiente o simultáneamente los problemas asociados a la calidad de energía en la red de distribución eléctrica.

Existen varios tipos de APFs como el APF de derivación (SPAF), compensador estático síncrono (STATCOM), APF serie y le APF híbrido, en donde el STATCOM es utilizado principalmente para compensar la potencia reactiva, armónicos y la circulación de la corriente por el punto neutro en sistemas trifásicos de cuatro hilos con carga desbalanceada. Una de las topologías más abordadas recientemente es el STATCOM paralelo de dos niveles, basado en una conexión de convertidores Puente-H, lo cual tiene ventajas como su característica modular, escalabilidad y bajo costo computacional.

Por otra parte, el desarrollo y evolución de los convertidores de potencia han aumentado en los últimos años debido a la gran cantidad de aplicaciones que incluyen estos dispositivos, entre ellas se cuenta la conversión de la energía, tracción eléctrica, máquinas y generación distribuida. El control de estos dispositivos como los controles lineales, por histéresis, lógica difusa, modo deslizante, el control predictivo y otros, han sido un tema muy estudiado, ya que se requiere convertir la energía eficientemente para aprovechar al máximo la generación de esta. Comenta el Ing. Renault

El control predictivo basado en modelos (MPC) es una estrategia prometedora para el control de convertidores, la cual tiene como característica el uso de modelos matemáticos del sistema para predecir comportamientos futuros y seleccionar acciones de control apropiadas. Dentro de las ventajas del MPC está la posibilidad de controlar varias variables con una sola ley de control, esto puede lograrse mediante la introducción de los objetivos de control en la función de costo, en donde cada término adicional en la función tiene un factor de ponderación específico. Estos parámetros tienen que ser diseñados correctamente con el objetivo de lograr el rendimiento deseado, ya que la mala elección de éstos puede provocar la inestabilidad del sistema.

Sin embargo, algunas cuestiones que constituyen una desventaja para el método de control MPC, es que opera a una frecuencia de conmutación variable y solo puede seleccionar un número limitado de estados de conmutación válidos, debido a la ausencia de un modulador. Esto genera armónicos, así como grandes rizados en la tensión y corriente, con una propagación del espectro, disminuyendo el rendimiento del sistema en términos de la calidad de potencia.

Esta Tesis de Maestría, analizó y aplicó la estrategia de control MPC al APF trifásico de cuatro hilos en configuración Puente-H de dos niveles con el objetivo de compensar la potencia reactiva y eliminar la corriente del neutro para carga desbalanceada, para luego pasar al objetivo de analizar y diseñar una estrategia de modulación con control predictivo a través de un patrón de conmutación, para el convertidor Puente-H de dos niveles, con el fin de disminuir el rizado de corriente del convertidor, y consecuentemente disminuir la distorsión armónica total (THD).

Se realizó primeramente para el APF monofásico de dos niveles en configuración Puente-H y luego en el trifásico. El método de control predictivo MPC con modulación por patrón de conmutaciones, evalúa todos los estados de conmutación factibles, aprovechando la naturaleza discreta del convertidor, luego la acción de control se escoge mediante el algoritmo, seleccionando dos funciones de costo mediante los dos vectores activos para finalmente aplicar un patrón de conmutación que se puede escoger flexiblemente y a criterio del diseñador, el cual tiene relación directa con la modulación.

En conclusión, para validar las propuestas de la Tesis se utilizó un entorno MatLab/Simulink en el cual se simuló el método de modulación propuesto. Se observó que este sistema es capaz de compensar la potencia reactiva y disminuir el rizado del convertidor, el cual se compara las mediciones de THD de la corriente inyectada por el APF con el método de control clásico para validar la propuesta de modulación. Como resultado de esta investigación, se han presentado en congresos internacionales los siguientes artículos:

Artículo 1: A. Renault, M. Rivera, J. Rodas, L. Comparatore, J. Pacher and R. Gregor, “Model Predictive Current Control with Neutral Current Elimination for H-Bridge Two-Level Active Power Filters,” IEEE Ecuador Technical Chapters Meeting: ETCM, Guayaquil, Ecuador, DOI: 10.1109/ETCM.2016.7857653, Oct. 12-14, 2016.

Artículo 2: A. Renault, M. Rivera, J. Rodas, L. Comparatore, J. Pacher and R. Gregor, “Modulated Model Predictive Current Control for H-Bridge Two-Level Single Phase Active Power Filters STATCOM,” IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications: ICIEA, Siem Reap, Camboya, jun. 18-20, 2017.

Artículo 3: A. Renault, J. Rodas, R. Gregor and M. Rivera, “Modulated Model Predictive Current Control for H-Bridge Two-Level Three Phase Active Power Filters STATCOM,” en redacción.

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Una Respuesta a “Se presentó en la FIUNA Tesis de Maestría en Ingeniería Electrónica del Ing. Alfredo Renault López”

  1. Martha dice:

    Felicidades Alfredo , soy muy feliz al ver tus éxitos , me siento muy orgullosa de en sierta forma haber aprendido cosas de ti, aunque no tenga que ver con la electrónica, son cosas que jamás nadie me enseñó, Y lo llevaré el resto de mi vida .
    Desde el fondo de mi alma siempre te lo agradezco , sos un excelente maestro Y se que llegarás muy lejos.
    Namasté Alfredo!

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