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Control de un transformador de estado sólido de tres etapas considerando la integración de generación distribuida

Resumen

Esta investigaci´on parte de la necesidad de introducir el concepto del transformador de estado s´olido como punto de partida para futuros trabajos en este tema. Debido a un ascendente inter´es en energ´ıas renovables y generaci´on distribuida, se requiere que los dispositivos que hacen parte de la red el´ectrica como en este caso el transformador de distribuci´on, participen en el control de esta energ´ıa. El transformador de estado s´olido compuesto por convertidores multinivel es una respuesta a los requerimientos de conversi´on de energ´ıa, reducci´on de tama˜no con respecto a los transformadores de baja frecuencia tradicionales y el mejoramiento de la calidad de la energ´ıa. Se plantea en este trabajo de investigaci´on un dise˜no modular de un transformador de estado s´olido, basado en un convertidor multinivel de puentes H en cascada, convertidores DC-DC de doble puente activo y finalmente un convertidor trif´asico de cuatro ramas, con el fin de obtener las mismas caracter´ısticas de un transformador de distribuci´on convencional. Las salidas en DC de baja tensi´on de los convertidores DC-DC se conectan en paralelo para alimentar el convertidor de cuatro ramas. En este trabajo se establecen estrategias de control y modos de operaci´on para un transformador de estado s´olido ante la integraci´on de fuentes de generaci´on distribuida. Se contemplan tanto estrategias de control lineales, como predictivas con el fin de comparar su desempe˜no. El estudio del funcionamiento de las estrategias de control y del transformador de estado s´olido se realiza por medio de simulaciones en el software MATLAB. Adicionalmente, se presentan resultados experimentales para los convertidores DC-DC de un puente activo y de doble puente activo, controlados mediante un FPGA reconfigurable