Control de Corriente en un Convertidor CC - CA Mediante Microcontrolador
Creators: name: Porras, Jorge Suarez
Publisher: name: figshare
Year: 2020
Subjects: subject: 90603 Industrial Electronics
subject: FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering
subject: FOS: Electrical engineering, electronic engineering, information engineering
subject: 90604 Microelectronics and Integrated Circuits
subject: 90607 Power and Energy Systems Engineering (excl. Renewable Power)
subject: 90608 Renewable Power and Energy Systems Engineering (excl. Solar Cells)

description: El sistema energético actual de producción, distribución y consumo de electricidad procedente de centrales de eléctricas utiliza, principalmente, como materias primas aquellas procedentes de recursos no renovables. Dichas centrales producen y distribuyen la energía en corriente alterna a través de un complejo mallado que interconecta consumidores y productores. El control en la producción y la gestión de la energía en estos sistemas no renovables está bastamente extendido y es ampliamente conocido, por lo que su control es, hoy en día, seguro. No obstante, existe una fuerte tendencia hacia la obtención de energía mediante materias primas renovables, como son la energía solar, hidráulica, undimotriz, eólica... etc. Estas nuevas fuentes de energía se están implementando en forma de microrredes (del inglés {micro-grids}) , de manera que pueden satisfacer ciertas demandas de energía eléctrica de manera local, por ejemplo, a complejos industriales, vecindarios residenciales, hospitales... etc. Dado que se conectan de manera directa con la gran red de distribución, los modos de funcionamiento se restringen severamente en función del estado de la red. Es por ello, que en caso de que la red de distribución deje de suministrar potencia a los consumidores, estas fuentes renovables de energía se desconectan de la red por seguridad, y no ayudan a paliar el incidente. Un mayor desarrollo de mejores tecnologías para estas conexiones con la red de distribución, unido a un desarrollo en el área de baterías y almacenamiento de energías, ayudarán significativamente a asentar con mayor seguridad fuentes renovables de energía en el sistema energético, haciendo que éste, de manera paulatina, evolucione a un modelo energético más ecológico, eficiente y seguro. Una de las principales tecnologías utilizadas para llevar a cabo una conexión de fuentes de energías renovables a la gran red de distribución, son los convertidores electrónicos de potencia CC - CA fuente de tensión (en inglés {Voltage Source Converter} o {VSC}). Dada la naturaleza del proyecto (destinado a docencia), las bajas tensiones que se operan y por facilidad de manejo y programación del control y su posterior implantación, se decidió utilizar un VSC que tiene como particularidad MOSFETS de GaN. El nitruro de galio o GaN se usa actualmente para los interruptores de potencia destinados a ciertas aplicaciones. Estos interruptores se enmarcan dentro de los llamados ``de banda prohibida'' o ``de banda ancha'' (en inglés {wide-bandgap semiconductors} o {WBG semiconductors}) y con ellos se pretende mejorar la conmutación (aumentándola), disminuir las pérdidas en conducción y conseguir tensiones de bloqueo más altas que las que se obtienen con los interruptores de Si (que esta limitada, teóricamente, a unos 6.5kV). En el presente documento, en primer lugar, se describirá cuál es el objetivo principal del proyecto. A continuación, se trata el aparato matemático que se utiliza para el control de los VSC. Seguidamente, se describirán los fundamentos de este tipo de convertidores; qué son, cómo se utilizan y controlan, de qué se componen... etc. Más adelante, se mostrará el convertidor eléctronico que se ha utilizado en el proyecto, así como el microcontrolador y los componentes que se han usado para construir el prototipo. Por último, se estudiarán una serie de controles, mostrando simulaciones en tiempos continuo y discreto, y su validación experimental en el prototipo.<br>Referencias en el documento.