Desarrollo de un Convertidor Electrónico Multinivel para Aplicaciones de Compensación de Potencia Reactiva

Abstract

El trabajo presenta el proceso completo de diseño y construcción de un convertidor electrónico de potencia de 9 niveles en configuración cascada, destinado para su uso como compensador estático de potencia reactiva en instalaciones industriales trifásicas. El trabajo abarca el dimensionamiento y montaje de la etapa de potencia compuesta por 24 módulos de transistores bipolares de compuerta aislada (IGBTs) de 150A y 1 200V cada uno y por 3 disipadores de aluminio, como así también todo el diseño y desarrollo de las tarjetas de adquisición, disparo y control necesarias para manejar el convertidor a lazo cerrado. Las tarjetas de adquisición se diseñaron utilizando sensores de efecto Hall para tensión y corriente y transmisión de datos por fibra óptica para asegurar aislación entre la tarjeta de control y la etapa de potencia. Para el control del convertidor de diseñó una tarjeta basada en un arreglo de lógica programable (FPGA) interconectada con un procesador digital de señales (DSP) que permite la alta velocidad de procesamiento requerida para probar distintas técnicas de control. El convertidor es controlado por modulación de ancho de pulso (PWM) conmutando a una frecuencia de 10kHz y pudiendo ser conectado a tensiones de hasta 3kV.