[en] It is a fact that the presence of power distributed generation sources in the electrical sector is growing exponentially worldwide. This can mainly be explained by the increase of renewable energy production, which involves principally grid-connected single- and three-phase Voltage Source Converters (VSCs). Regarding the regulations for medium and high power inverters, it is not enough to generate currents with low harmonic content and a unity-power-factor operation: grid-connected VSCs also have to work properly when the electrical grid presents non-ideal characteristics such as frequency variations, sags, swells or a high impedances, among other disturbances. In line with the above and to improve the grid currents quality, LCL filters are widely used at the input of VSCs for their attenuation capabilities at high frequencies. However, they present a big resonance that may produce robustness issues. In order to study this problem and to stablish a basis for the controllers design, the grid-connected VSC mathematical models have been obtained, analysed and discretised, including passive and active LCL resonance damping techniques. Adaptive Feedforward Cancellation (AFC) is the control technique addressed in this research work, leading to robust designs which are able to face all the grid disturbances aforementioned. AFC controllers, formed by resonators, have been considered in continuous- and discrete-time forms, and presenting infinite and finite gain, along with an anti-windup system for limitation purposes. The development of an AFC control design method (directly in discrete time), and the use of automatic code generation tools, have allowed a fast implementation of the resonant controllers into a Digital Signal Processor (DSP). The experimental results obtained from the VSC prototypes (also developed during this thesis), prove the robustness of this control technique.

[es] Es un hecho que la presencia de fuentes de generación de energía distribuida en el sector eléctrico está creciendo exponencialmente a nivel mundial. Esto se debe esencialmente al incremento de la producción de energías renovables, que están estrechamente relacionadas con convertidores estáticos de potencia monofásicos y trifásicos (VSC) conectados a la red eléctrica. Con respecto a la normativa en el ámbito de los inversores de media y alta potencia, ya no es solamente necesario que éstos generen unas corrientes con un bajo contenido en armónicos y un factor de potencia unitario: el funcionamiento de dichos equipos debe ser correcto frente a situaciones no ideales de la red como variaciones de frecuencia, huecos de tensión o redes débiles, entre otros. En consonancia con lo anterior y para mejorar la calidad de las corrientes de red, los filtros LCL son ampliamente utilizados a la entrada de los VSC por su gran atenuación a altas frecuencias. Sin embargo, la gran resonancia que presentan puede generar problemas de robustez. Para estudiar este fenómeno y crear una base para el diseño de los controladores, se han obtenido, analizado y discretizado los modelos matemáticos de los VSC conectados a la red, incluyendo técnicas de amortiguación pasivas y activas para el filtro LCL. La técnica de control abordada en este trabajo de investigación se denomina Adaptive Feedforward Cancellation (AFC), con la que se han conseguido diseños robustos y capaces de hacer frente a las perturbaciones en la red detalladas anteriormente. Los controladores AFC, formados por resonadores, han sido considerados en tiempo continuo y discreto, y con ganancias infinita y finita, junto con un sistema de limitación anti-windup. El desarrollo de un método de diseño de control AFC (directamente en tiempo discreto) y el uso de herramientas de generación automática de código, han permitido una rápida implementación de los controladores resonantes en un procesador digital de señales (DSP). Los resultados experimentales obtenidos con los prototipos de convertidores monofásico y trifásico (también desarrollados durante esta tesis), confirman la robustez de esta técnica de control.