tipos de conversión · 2017-08-05 · principios de conservación de potencia y notación problema...

© UdeC - DIETipos de Conversión

Problema Ilustrar los tipos de conversión de energía eléctrica.

Convertidor Estático

DCDC

+

-

L

e(t)

i(t) C

+

-v(t)

R Sw(t)

Tipos:

- Buck- Boost- Buck-Boost- Cuk- Zepic

Aplicaciones:

- Reguladores de tensión- Reductores / Elevadores de tensión- etc.

irabc

isabc

vsabc

Rdc

Ls

vdc

s1

a

s4

s3

b

s6

s5

c

s2

idc

+

-

Cr

vrabc

Ldc

Rr

Rs

fuente cargarectificadorfiltro ac filtro dc


DCAC Tipos:

- Trifásicos/Monofásicos- de Voltaje/Corriente

Aplicaciones:

- Rectificadores de V / I- Drives- Compensadores de Reactivos- Filtro Activo


ACDC Tipos:

- Trifásicos/Monofásicos- de Voltaje/Corriente

Aplicaciones:

- Inversores de tensión / corriente- Drives- Compensadores de Reactivos- Filtro Activo

isabc

vsabc

Lo

Ro

ioabc

PCC carga

voabc

Li

iiabc

CdcRdc

compensador

vdc

PCC

idc

mabc

Ri


ACAC Tipos:

- Trifásicos/Monofásicos- Indirectos / Directos- Cicloconversor- Matricial

Aplicaciones:

- Drives- HVDC

Capítulo I - Introducción 1 de 24 Convertidores Estáticos Multinivel - 543 761

© UdeC - DIEClasificación según Variables

irabc

isabc

vsabc

Rdc

Ls

vdc

s1

a

s4

s3

b

s6

s5

c

s2

i dc

+

-

Cr

vrabc

Ldc

Rr

Rs

fuente cargarectificadorfilt ro ac filtro dcProblema Clasificar los convertidores estáticos según las variables eléctricas

+-e

La variable natural de encontrar es la tensión ensu vesión AC (red eléctrica a 50 Hz y magnitudconstante) y DC (baterías).

L

e+ -

hc(s)+-

id ep

i

iLa variable no-natural de encontrar es la corriente.Esta debe generarse a través de un esquema decontrol en L.C.

=>


© UdeC - DIEPrincipios de Conservación de Potencia y Notación

Problema Establecer nociones básicas de conservación de potencia yestandarizar la notación

ConvertidorEstático

vra

+ -

vrb

vrc

vdc

idc ira

irb

irc

Si el Convertidor Estático no tiene elementos que pierden energía(resistencias) ni almacenan energía (inductores, condensadores),entonces,

pr t( ) pdc t( )=

vra t( ) ira t( ) vrb t( ) irb t( ) vrc t( ) irc t( ) idc t( ) vdc t( )=

Este es el caso si se consideran los switches ideales.

Si hay elementos que almacenan energía, entonces se cumple,

1T

0

Ttpr t( )

d1T

0

Ttpdc t( )

d=

1T

0

Ttvra t( ) ira t( ) vrb t( ) irb t( ) vrc t( ) irc t( )

d1T

0

Ttidc t( ) vdc t( )

d=

Pr Pdc=

En el caso de que hayan pérdidas en el Convertidor Estático, entonces,

Pr Pdc Plosses= dodne Plosses son las de conmutación y conducción.

La notación será vrabc = [vr

a vrb vr

c]T para un vector de voltajes en ejes abc.También se tendrá vrdq0 = [vr

d vrq vr

0]T para ejes dq0.


© UdeC - DIEFormas de Onda Ideales, Estándares y Recomendaciones

Problema Establecer las limitaciones de las formas de onda y cómo evaluarlas.

irabc

is

abc

vsabc

Rdc

Ls

vdc

s1

a

s4

s3

b

s6

s5

c

s2

idc

+

-

Cr

vrabc

Ldc

Rr

Rs

Las formas de onda distna de ser las esperadas sinusoidales ycontinuas. Naturalemente, mientras mayor sea la frecuencia deconmutación de los switches, las formas de onda "lucen" mejores.Pero esto eventualemente es limitado por las restricciones de losactuales switches.

1000 A 2000 A 3000 A 4000 A

2 kV

4 kV

8 kV

10 kV

6 kV

5000 A 6000 A 1 MHz

Frecuencia

Voltaje

Corriente

100 kHz

1 0 kHz

1 kHz

Tiristor

GTO

IGBT MCT

BJT

MOSFET

IGCT

0 0.005 0.01 0.015 0.02400

200

0

200

400voltaje de alimentación (abc)

0

0 0.005 0.01 0.015 0.0218

19

20

21

22corriente DC

Idc

0 0.005 0.01 0.015 0.0240

20

0

20

40corriente AC rectificador

0

0 0.005 0.01 0.015 0.02500

0

500voltaje AC rectificador

0

0 0.005 0.01 0.015 0.0220

10

0

10

20corriente de entrada

0

0 0.005 0.01 0.015 0.02200

0

200

400

600voltaje DC

0

Se puede cauntificar cuán buena es una forma de onda. Esto sehace a través de índices como el THD (total harmonic distortion) yse necesita el contenido armónico para calcularlo.

THD1

V1 2

∞

k

Vk2

=

Hay estándares que recomiendan los valores de THD en unsistema particular dependiendo de una serie de antecedentes.Este es el IEEE 519-1992 y el Chileno.


© UdeC - DIENiveles de Tensión

Problema Conocer los niveles de tensión de las redes.

Transmisión

110 kV : Anillo en área Metropoplitana de Chilectra154 kV : Cipreses -S/E Itahue -S/E Alto Jahuel220 kV : Red Troncal Taltal a Puerto Montt (Canutillar)500 kV : S/E Charrua –S/E Alto Jahuel

Distribución

12 kV : Chilectra Chilquinta13,2 y 13,8 kV : Distribuidoras Ex-Endesa, Coop. Eléctricas, etc.15 kV : CGE23 kV : Chilectra (área norte), CGE, Saesa, Frontel, etc.

1000 A 2000 A 3000 A 4000 A

2 kV

4 kV

8 kV

10 kV

6 kV

5000 A 6000 A 1 MHz

Frecuencia

Voltaje

Corriente

100 kHz

1 0 kHz

1 kHz

Tiristor

GTO

IGBT MCT

BJT

MOSFET

IGCT

Consumos - Motores

220 V a 690 V2,3 a 4 kV


© UdeC - DIETeoría de Potencias Instantáneas

va

vb

vc

ia

ib

ic

Problema Introducir definiciones para potencias activa y reactiva instantáneas.

La potencia por definición es:

pabc t( ) va t( ) ia t( ) vb t( ) ib t( ) vc t( ) ic t( )= pabc t( ) va t( ) vb t( ) vc t( ) ia t( )

ib t( )

ic t( )

=

si se define, vabc t( )

va t( )

vb t( )

vc t( )

= iabc t( )

ia t( )

ib t( )

ic t( )

= entonces, pabc t( ) vabc t( )T iabc t( )= donde pabc(t) es un escalar y es lapotencia activa instantánea.

Ejemplo 1 Voltaje y corriente sinusoidales.

ω 2 π 50 Vrms 220 V Vrms 2 ϕ 30π

180 Irms 10 I Irms 2

va t( ) V sin ω t( ) is_a t( ) I sin ω t ϕ 0π

3

vb t( ) V sin ω t 2π

3

is_b t( ) I sin ω t ϕ 2π

3

vc t( ) V sin ω t 4π

3

is_c t( ) I sin ω t ϕ 4π

3

pabc t( ) V sin ω t( ) I sin ω t ϕ( ) V sin ω t 2π

3

I sin ω t ϕ 2π

3

V sin ω t 4π

3

I sin ω t ϕ 4π

3

pabc t( ) 3 Vrms Irms cos ϕ( ) t 0 0.1 10 3 40 10 3

0 0.01 0.02 0.03 0.04400

200

0

200

400

va t( )

10 is_a t( )

0.05 pabc t( )

t

Pabc1T

0

Ttpabc t( )

d= 3 Vrms Irms cos ϕ( )=

pabc 0( ) 5.716 103

3 Vrms Irms cos ϕ( ) 5.716 103


© UdeC - DIE

Ejemplo 2 Voltajes sinusoidales y corrientes no sinusoidales.

va t( ) V sin ω t( ) id_a t( ) I sin ω t ϕ 0π

3

I

5sin 5 ω t ϕ 0

π

3

I

7sin 7 ω t ϕ 0

π

3

I11

sin 11 ω t ϕ 0π

3

I

13sin 13 ω t ϕ 0

π

3

vb t( ) V sin ω t 2π

3

id_b t( ) I sin ω t ϕ 2π

3

I

5sin 5 ω t ϕ 2

π

3

I

7sin 7 ω t ϕ 2

π

3

I11

sin 11 ω t ϕ 2π

3

I

13sin 13 ω t ϕ 2

π

3

vc t( ) V sin ω t 4π

3

id_c t( ) I sin ω t ϕ 4π

3

I

5sin 5 ω t ϕ 4

π

3

I

7sin 7 ω t ϕ 4

π

3

I11

sin 11 ω t ϕ 4π

3

I

13sin 13 ω t ϕ 4

π

3

pabc t( ) va t( ) id_a t( ) vb t( ) id_b t( ) vc t( ) id_c t( )

0 0.01 0.02 0.03 0.04400

200

0

200

400

0

va t( )

10 id_a t( )

0.05 pabc t( )

t

T 20 10 3 t 0 0.1 10 3

40 10 3

Pabc1T

0

Ttpabc t( )

d

Pabc 5.716 103


© UdeC - DIE

Muestra gráfica de los voltajes sinusoidales y corrientes no sinusoidales.

va vb vc id_a id_b id_c


© UdeC - DIE va

vb

vc

ia

ib

ic

PotenciaReactiva

Se puede definir también la potencia reactiva instantánea como,

qabc t( ) vabc t( ) iabc t( )= donde qabc(t) es un vector.


vabc t( ) va t( ) vb t( ) vc t( ) T

iabc t( ) is_a t( ) is_b t( ) is_c t( ) T

qabc t( ) vabc t( ) iabc t( )T qa t( ) qabc t( )1

qb t( ) qabc t( )2

qc t( ) qabc t( )3

qabc t( ) 3 Vrms Irms sin ϕ( ) 3 Vrms Irms sin ϕ( ) 3 Vrms Irms sin ϕ( ) T

qabc t( ) 3 Vrms Irms sin ϕ( )= módulo de qabc(t)

Qabc1T

0

Ttqabc t( )

d= 3 Vrms Irms sin ϕ( )=

qabc 0( )T 1.905 103 1.905 103

1.905 103

va vb vc is_a is_b is_c

qabc 0( ) 3.3 103

3 Vrms Irms sin ϕ( ) 3.3 103


© UdeC - DIE


vabc t( ) va t( ) vb t( ) vc t( ) T iabc t( ) id_a t( ) id_b t( ) id_c t( ) T

qabc t( ) vabc t( ) iabc t( ) qa t( ) qabc t( )1

qb t( ) qabc t( )2

qc t( ) qabc t( )3

qm_abc t( ) qabc t( ) módulo de qabc(t) Qabc1T

0

Ttqabc t( )

d Qabc 3.3 103 3 Vrms Irms sin ϕ( ) 3.3 103

va vb vc id_a id_b id_c qa qb qc

Formas de Onda Relevantes.

0 0.01 0.02 0.03 0.04400

200

0

200

400

0

va t( )

10 id_a t( )

t0 0.01 0.02 0.03 0.04

0

2 103

4 103

6 103

8 103

0

pabc t( )

qm_abc t( )

t


© UdeC - DIE va

vb

vc

ia

ib

ic

PotenciaAparente

Se puede definir también la potencia aparente instantánea.

Al tener dos vectores x(t) e y(t) siempre se cumple que,

x 2 y 2 xT y 2 x y 2=

en el caso de corresponder x(t) = vabc(t) a un voltaje e y(t) = iabc(t) a una corriente, entonces

vabc 2 iabc 2 vabcT iabc

2vabc iabc 2= vabc 2 iabc 2 pabc

2 qabc 2=

entonces, la potencia aparente instantánea sabc(t) es, sabc t( ) vabc t( ) 2 iabc t( ) 2= cumpliéndose que, sabc t( )2 pabc t( )2 qabc t( ) 2=

Factor dePotencia

Se puede definir también el factor de potencia instantáneo como

fpabcpabcsabc

=vabc t( )T iabc t( )

pabc t( )2 qabc t( ) 2

=


© UdeC - DIE


vabc t( ) va t( ) vb t( ) vc t( ) T iabc t( ) is_a t( ) is_b t( ) is_c t( ) T pabc t( ) vabc t( )T iabc t( ) qabc t( ) vabc t( ) iabc t( )

0 0.01 0.02 0.03 0.04400

200

0

200

400

va t( )

10 is_a t( )

t

sabc t( ) vabc t( ) 2 iabc t( ) 2

fpabc t( )pabc t( )

sabc t( )

0 0.01 0.02 0.03 0.043 103

4 103

5 103

6 103

7 103

pabc t( )

qabc t( )

sabc t( )

t

pabc 0( ) 5.716 103

qabc 0( ) 3.3 103

sabc 0( ) 6.6 103

pabc 0( )2 qabc 0( ) 2 4.356 107

0 0.01 0.02 0.03 0.040

0.2

0.4

0.6

0.8

fpabc t( )

t

sabc 0( )2 4.356 107

fpabc 0( ) 0.866


© UdeC - DIE


vabc t( ) va t( ) vb t( ) vc t( ) T iabc t( ) id_a t( ) id_b t( ) id_c t( ) T pabc t( ) vabc t( )T iabc t( ) qabc t( ) vabc t( ) iabc t( )

0 0.01 0.02 0.03 0.04400

200

0

200

400

va t( )

10 id_a t( )

t

sabc t( ) vabc t( ) 2 iabc t( ) 2

fpabc t( )pabc t( )

sabc t( )

0 0.01 0.02 0.03 0.040

2 103

4 103

6 103

8 103

pabc t( )

qabc t( )

sabc t( )

t

pabc 0( ) 5.309 103

qabc 0( ) 3.065 103

sabc 0( ) 6.131 103

pabc 0( )2 qabc 0( ) 2 3.758 107

0 0.01 0.02 0.03 0.040

0.2

0.4

0.6

0.8

fpabc t( )

t

sabc 0( )2 3.758 107

fpabc 0( ) 0.866


© UdeC - DIETransformación dq0Problema Comentar la tansformada dq0 y su aplicación a convertidores estáticos.

Se define, xabc t( )

xa t( )

xb t( )

xc t( )

= entonces, xdq0 t( ) Tabc_dq0 t( ) xabc t( )=

xd t( )

xq t( )

x0 t( )

= donde Tabc_dq0(t) es la Transformada de Park.

Tabc_dq0 t( )23

sin ω t( )

cos ω t( )

1

2

sin ω t 2π

3

cos ω t 2π

3

1

2

sin ω t 4π

3

cos ω t 4π

3

1

2

notar que, xabc t( ) Tabc_dq0 t( ) 1 xdq0 t( )= Tdq0_abc t( ) xdq0 t( )=

Además, Tabc_dq0 t( ) Tabc_dq0 t( )T

1

0

0

0

1

0

0

0

1

=

Tdq0_abc t( )23

sin ω t( )

sin ω t 2π

3

sin ω t 4π

3

cos ω t( )

cos ω t 2π

3

cos ω t 4π

3

1

2

1

2

1

2

por lo que, Tabc_dq0 t( ) 1 Tabc_dq0 t( )T= Tdq0_abc t( )=

Ejemplo 1 Señal sinusoidal arbitraria.

xabc t( ) X 2 sin ω t ϕ( ) X 2 sin ω t ϕ 2π

3

X 2 sin ω t ϕ 4π

3

T= xabc t( ) 3 X=

xdq0 t( ) Tabc_dq0 t( ) xabc t( )= 23

sin ω t( )

cos ω t( )

1

2

sin ω t 2π

3

cos ω t 2π

3

1

2

sin ω t 4π

3

cos ω t 4π

3

1

2

X 2 sin ω t ϕ03

π

X 2 sin ω t ϕ23

π

X 2 sin ω t ϕ43

π

=X 3 cos ϕ( )

X 3 sin ϕ( )

0

= xdq0 t( ) 3 X=


© UdeC - DIE

Ejemplo 2 Voltaje y corriente sinusoidales. 10 3 cos ϕ( ) 15 10 3 sin ϕ( ) 8.66

vabc t( ) va t( ) vb t( ) vc t( ) T iabc t( ) is_a t( ) is_b t( ) is_c t( ) T vdq0 t( ) Tabc_dq0 t( ) vabc t( ) idq0 t( ) Tabc_dq0 t( ) iabc t( )

0 0.01 0.02 0.03 0.04100

0

100

200

300

400

0

vdq0 t( )1

vdq0 t( )2

vdq0 t( )3

t

0 0.01 0.02 0.03 0.0410

0

10

20

0

idq0 t( )1

idq0 t( )2

idq0 t( )3

t

vm_abc t( ) va t( )2 vb t( )2 vc t( )2

im_abc t( ) is_a t( )2 is_b t( )2 is_c t( )2

0 0.01 0.02 0.03 0.040

100

200

300

0

vm_abc t( )

t

0 0.01 0.02 0.03 0.040

5

10

15

0

im_abc t( )

t

vm_dq0 t( ) vdq0 t( )1

2 vdq0 t( )2

2 vdq0 t( )

3

2 im_dq0 t( ) idq0 t( )

1

2 idq0 t( )2

2 idq0 t( )

3

2

0 0.01 0.02 0.03 0.040

100

200

300

0

vm_dq0 t( )

t

0 0.01 0.02 0.03 0.040

5

10

15

0

im_dq0 t( )

t


© UdeC - DIE

Ejemplo 3 Corrientes no sinusoidales..

iabc t( ) id_a t( ) id_b t( ) id_c t( ) T idq0 t( ) Tabc_dq0 t( ) iabc t( )

0 0.01 0.02 0.03 0.0420

10

0

10

20

0

iabc t( )1

iabc t( )2

iabc t( )3

t

0 0.01 0.02 0.03 0.0420

10

0

10

20

0

idq0 t( )1

idq0 t( )2

idq0 t( )3

t

im_abc t( ) id_a t( )2 id_b t( )2 id_c t( )2

im_dq0 t( ) idq0 t( )1

2 idq0 t( )2

2 idq0 t( )

3

2

0 0.01 0.02 0.03 0.040

5

10

15

0

im_abc t( )

t

0 0.01 0.02 0.03 0.040

5

10

15

0

im_dq0 t( )

t


© UdeC - DIEPotencias Instantáneas en ejes dq0

va

vb

vc

ia

ib

ic

Problema Demostrar la equivalencia en distintos ejes de la potencia activa instantánea.

La potencia activa por definición es:

vabc t( )

va t( )

vb t( )

vc t( )

= iabc t( )

ia t( )

ib t( )

ic t( )

= pabc t( ) va t( ) vb t( ) vc t( ) ia t( )

ib t( )

ic t( )

= vabc t( )T iabc t( )=

La potencia activa instantánea en dq0 es, dado que, entonces,

pdq0 t( ) vdq0 t( )T idq0 t( )= xdq0 t( ) Tabc_dq0 t( ) xabc t( )= pdq0 t( ) Tabc_dq0 t( ) vabc t( ) T Tabc_dq0 t( ) iabc t( ) =

pdq0 t( ) vabc t( )T Tabc_dq0 t( )T Tabc_dq0 t( ) iabc t( )=

pdq0 t( ) vabc t( )T Tabc_dq0 t( ) 1 Tabc_dq0 t( ) iabc t( )=

La potencia reactiva instantánea en dq0 es,

pdq0 t( ) vabc t( )T iabc t( )=qdq0 t( ) vdq0 t( ) idq0 t( )=

pdq0 t( ) pabc t( )=qdq0 t( ) Tabc_dq0 t( ) vabc t( ) Tabc_dq0 t( ) iabc t( ) =

qdq0 t( ) vabc t( ) iabc= Equivalentemente la potencia aparente instantánea en dq0 es,

qdq0 t( ) qabc t( )= sdq0 t( ) vdq0 t( ) 2 idq0 t( ) 2=

sdq0 t( ) Tabc_dq0 t( ) vabc t( ) 2 Tabc_dq0 t( ) iabc t( ) 2=

El factor de potencia instantáneo en dq0 es,sdq0 t( ) vabc t( ) 2 iabc t( ) 2=

fpdq0 t( )pdq0 t( )

sdq0 t( )=

pabc t( )

sabc t( )=

sdq0 t( ) sabc t( )=


© UdeC - DIE

Ejemplo Voltajes sinusoidales y corrientes no sinusoidales.

vabc t( ) va t( ) vb t( ) vc t( ) T iabc t( ) id_a t( ) id_b t( ) id_c t( ) T

pabc t( ) vabc t( )T iabc t( ) qabc t( ) vabc t( ) iabc t( ) sabc t( ) vabc t( ) 2 iabc t( ) 2 fpabc t( )pabc t( )

sabc t( )

vdq0 t( ) Tabc_dq0 t( ) vabc t( ) idq0 t( ) Tabc_dq0 t( ) iabc t( )

pdq0 t( ) vdq0 t( )T idq0 t( ) qdq0 t( ) vdq0 t( ) idq0 t( ) sdq0 t( ) vdq0 t( ) 2 idq0 t( ) 2 fpdq0 t( )pdq0 t( )

sdq0 t( )

0 0.01 0.02 0.03 0.04400

200

0

200

400

va t( )

10 id_a t( )

t

0 0.01 0.02 0.03 0.04100

200

300

400

vdq0 t( )1

10 idq0 t( )1

t

0 0.01 0.02 0.03 0.040

2 103

4 103

6 103

8 103

pabc t( )

qabc t( )

sabc t( )

t

0 0.01 0.02 0.03 0.040

2 103

4 103

6 103

8 103

pdq0 t( )

qdq0 t( )

sdq0 t( )

t

0 0.01 0.02 0.03 0.040.50.60.70.80.9

1

fpabc t( )

t

0 0.01 0.02 0.03 0.040.50.60.70.80.9

1

fpdq0 t( )

t


© UdeC - DIEDiferenciación en ejes dq0Problema Demostrar la equivalencia de las derivadas en ejes dq0.

La representación de un vector en ejes dq0 está dada por, xdq0 t( ) Tabc_dq0 t( ) xabc t( )= por lo tanto, xabc t( ) Tdq0_abc t( ) xdq0 t( )=

Tdq0_abc t( )23

sin ω t( )

sin ω t 2π

3

sin ω t 4π

3

cos ω t( )

cos ω t 2π

3

cos ω t 4π

3

1

2

1

2

1

2

por lo tanto,txabc t( )d

d tTdq0_abc t( ) xdq0 t( ) d

d=

txabc t( )d

d tTdq0_abc t( )d

d

xdq0 t( ) Tdq0_abc t( )txdq0 t( )d

d

=

tTdq0_abc t( )d

d23

ω cos ω t( )

ω cos ω t 2π

3

ω cos ω t 4π

3

ω sin ω t( )

ω sin ω t 2π

3

ω sin ω t 4π

3

0

0

0

=

Tabc_dq0 t( )tTdq0_abc t( )d

d

23

sin ω t( )

cos ω t( )

1

2

sin ω t 2π

3

cos ω t 2π

3

1

2

sin ω t 4π

3

cos ω t 4π

3

1

2

23

ω cos ω t( )

ω cos ω t 2π

3

ω cos ω t 4π

3

ω sin ω t( )

ω sin ω t 2π

3

ω sin ω t 4π

3

0

0

0

=0

ω

0

ω

0

0

0

0

0

=

por lo tanto,

txabc t( )d

dTdq0_abc t( ) Tabc_dq0 t( )

tTdq0_abc t( )d

d

xdq0 t( ) Tdq0_abc t( )txdq0 t( )d

d

=

txabc t( )d

dTdq0_abc t( ) W xdq0 t( ) Tdq0_abc t( )

txdq0 t( )d

d

= con, W

0

ω

0

ω

0

0

0

0

0

=

txabc t( )d

dTdq0_abc t( ) W xdq0 t( )

txdq0 t( )d

d

=


© UdeC - DIE

Ejemplo Circuito trifásico RLC.

isabc

vsabc Ls

Cr

vrabcRsvs_a Rs is_a Ls t

is_add vr_a= is_a Cr t

vr_add=

vs_b Rs is_b Ls tis_b

dd vr_b= is_b Cr t

vr_bdd=

vs_c Rs is_c Ls tis_c

dd vr_c= is_c Cr t

vr_cdd=

definiendo,

vs_abc vs_a vs_b vs_c T= is_abc is_a is_b is_c T= vr_abc vr_a vr_b vr_c T=

vs_abc Rs is_abc Ls tis_abc

dd vr_abc= Tdq0_abc vs_dq0 Rs Tdq0_abc is_dq0 Ls Tdq0_abc W is_dq0

tis_dq0

dd

Tdq0_abc vr_dq0=

is_abc Cr tvr_abc

dd= Tdq0_abc is_dq0 Cr Tdq0_abc W vr_dq0

tvr_dq0

dd

=

vs_dq0 Rs is_dq0 Ls W is_dq0tis_dq0

dd

vr_dq0= vs_dq0 Rs is_dq0 Ls W is_dq0 Ls tis_dq0

dd vr_dq0=

is_dq0 Cr W vr_dq0tvr_dq0

dd

= is_dq0 Cr W vr_dq0 Cr tvr_dq0

dd=

vs_d Rs is_d ω Ls is_q Ls tis_d

dd vr_d= is_d ω Cr vr_q Cr t

vr_ddd=

vs_q Rs is_q ω Ls is_d Ls tis_q

dd vr_q= is_q ω Cr vr_d Cr t

vr_qdd=

vs_0 Rs is_0 Ls tis_0

dd vr_0= is_0 Cr t

vr_0dd=



vr_ddd=



vr_qdd=


© UdeC - DIESimulación en abc. tf 0.04 nf 1000 n 1 nf t 0

tfnf tf Ls 10 10 3

Cr 100 10 6 Rs 5

vs_a t( ) V sin ω t( ) vs_b t( ) V sin ω t 2π

3

vs_c t( ) V sin ω t 4π

3

vs_a Rs is_a Ls tis_a

dd vr_a= is_a Cr t

vr_add=

vs_b Rs is_b Ls tis_b

dd vr_b= is_b Cr t

vr_bdd=

vs_c Rs is_c Ls tis_c

dd vr_c= is_c Cr t

vr_cdd=

Aabc

Rs

Ls

0

0

1Cr

0

0

0

Rs

Ls

0

0

1Cr

0

0

0

Rs

Ls

0

0

1Cr

1Ls

0

0

0

0

0

0

1Ls

0

0

0

0

0

0

1Ls

0

0

0

Eabc

1Ls

0

0

0

0

0

0

1Ls

0

0

0

0

0

0

1Ls

0

0

0

D t x( ) Aabc

x1

x2

x3

x4

x5

x6

Eabc

vs_a t( )

vs_b t( )

vs_c t( )

CIabc

0

0

0

0

0

0

Zabc rkfixed CIabc 0 tf nf D



vr_ddd=Simulación en dq0.



vr_qdd=

vs_dq0 t( ) Tabc_dq0 t( )

vs_a t( )

vs_b t( )

vs_c t( )

Adq0

Rs

Ls

ω

1Cr

0

ω

Rs

Ls

0

1Cr

1Ls

0

0

ω

0

1Ls

ω

0

Edq0

1Ls

0

0

0

0

1Ls

0

0

D t x( ) Adq0

x1

x2

x3

x4

Edq0

vs_dq0 t( )1

vs_dq0 t( )2

CIdq0

0

0

0

0

Zdq0 rkfixed CIdq0 0 tf nf D


© UdeC - DIE

0 0.01 0.02 0.03 0.0430

20

10

0

10

20

0

0 0.01 0.02 0.03 0.04600

400

200

0

200

400

0vabcn

vs_a ntfnf

vs_b ntfnf

vs_c ntfnf

0 0.01 0.02 0.03 0.0410

0

10

20

30

0

0 0.01 0.02 0.03 0.04400

200

0

200

400

600

0vdq0n

vs_dq0 ntfnf

1

vs_dq0 ntfnf

2

0

Factor de Potencia Total

iabcnZabcn 2

Zabcn 3Zabcn 4

T pabcnvabcn

T iabcn qabcn

vabcniabcn

fpabcn

pabcn

pabcn

2 qabcnT qabcn

idq0nZdq0n 2

Zdq0n 30

T pdq0nvdq0n

T idq0n qdq0n

vdq0nidq0n

fpdq0n

pdq0n

pdq0n

2 qdq0nT qdq0n

0 0.01 0.02 0.03 0.040.5

0

0.5

1

0

0 0.01 0.02 0.03 0.040.5

0

0.5

1

0


© UdeC - DIEControl de Convertidores EstáticosProblema Mostrar las alternativas de control en convertidores estáticos de potencia.

hc(s) {Ac, bc, cc, dc}

yd(s) yd(t)

e(s) e(t)

+ -

controlador actuador

sensor/transmisor

plantau(s)u(t)

y(s)y(t)

p(s)p(t) v(s)

v(t) hyu(s), hyp(s)

{A, b, c, d, e, f} ha(s)

{Aa, ba, ca, da}

ys(s)ys(t)

hst(s)

{Ast, bst, cst, dst} control análogo

Análogo

hc(z) {Ac, bc, cc, dc}

yd(z) yd(kT)

S/H

Scontrol digital

e(z) e(kT)

+ -

controlador actuador

sensor/transmisor

plantau(s)u(t)

y(s)y(t)

p(s)p(t) v(z)

v(kT)

v(s)v(t)

ys(z) ys(kT)

hyu(s), hyp(s) {A, b, c, d, e, f}

ha(s) {Aa, ba, ca, da}

ys(s)ys(t)

hst(s)

{Ast, bst, cst, dst}

Híbrido

Estrategias de Control

LinealRealimentación de EstadosObservadoresDesacopladores

No-linealLinealización ExactaLinealizacón Entrada/Salida

Herramientas

LyapunovRoot LocusNyquistBode


© UdeC - DIEAlcances del Curso "Convertidores Estáticos Multinivel" - 543 761

Estudio de modulación(SPWM, SHE y VE), modelación (ejes estacionarios y rotatorios con señales deconmutación y promedio) y control (lineal: realimentación de estados, observadores, desacopladores yno lineal: linealización exacta, entrada/salida, predictivo).Las aplicaciones a estudiar serán: fuentes DC, compesadores paralelo y serie, filtros activos,accionamientos, sistemas de transmisión.Las simplificaciones son: switches ideales (ton y toff son nulos: no hay pérdidas por conmutación, vonnulo: no hay pérdidas por conducción y sistemas balanceados: no hay secuencia cero).

isabc

vsabc

Lo

Ro

ioabc

PCC carga

voabc

Li

iiabc

CdcRdc

compensador

vdc

PCC

idc

mabc

Ri

vdc

s1

a

s4

s3

b

s6

isabc

s5

c

s2

N

vdc /2

+

-

vdc /2

Cdc

+

-

+

-n

vsabc

Rdc

Rs Ls

fuente cargarectificadorfiltro ac filtro dc

vrabc

idc

+-abcpcci

abciv

iLiR

asv

asi

:1sn

aLvapi

abcLi

LR

LL

aPhase

bPhase

cPhase

cnCell

1Cell

to other users

2LR 2LL

N

ii

+

- vi /2

+

- vi /2

C+

C-

a b

ioa+

-vab

c

S1a

S1b

D1a

D1b

S3a

S3b

D3a

D3b

S5a

S5b

D5a

D5b

S4a

S4b

D4a

D4b

S6a

S6b

D6a

D6b

S2a

S2b

D2a

D2b

Da+

Da-

Db+

Db-

Dc+

Dc-


tipos de conversión · 2017-08-05 · principios de conservación de potencia y notación problema...

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