Diseño de una estrategia de control basada en el control predictivo generalizado aplicado a inversores fotovoltaicos para zonas aisladas

Abstract

La constante evolución tecnológica e industrial ha provocado un aumento en la demanda de energía eléctrica. Sin embargo, se ha demostrado que las fuentes de energía basadas en carbono no son sustentables. Por esta razón, las energías renovables surgen como una fuente energética alternativa frente a esta demanda. A pesar de esto, fuentes de energía renovable como la fotovoltaica, producen energía en corriente directa, no obstante, la mayor parte de cargas están diseñadas para operar con una alimentación de corriente alterna. En este sentido, es necesario la utilización de convertidores DC/AC y de metodologías de control que permitan generar energía de alta calidad a partir de estas fuentes renovables. En este contexto, esta tesis se enmarca en el estudio del control predictivo generalizado (GPC), el cual es parte del control por modelo (MPC) de conjunto de control continuo, aplicado a convertidores DC/AC multinivel en una topología tipo T. La inserción de topologías multinivel permite generar voltajes y corrientes con menor contenido armónico que las configuraciones de dos niveles. Asimismo, el control GPC permite alcanzar mayores horizontes de predicción que los algoritmos MPC tradicionales sin que exista un aumento exponencial en el costo computacional debido a su implementación. Así, esta tesis propone una estrategia de control basada en GPC aplicada a un inversor NPC tipo T monofásico para zonas aisladas. Asimismo, se presentará el proceso de diseño e implementación del controlador en un DSP, mientras que el convertidor será implementado en Hardware-in-the-Loop. De esta manera, se validará experimentalmente el sistema de control propuesto frente a tres escenarios de cargas. El primero considerando cargas resistivas, el segundo con cargas RL y finalmente, el tercero con cargas no lineales basadas en un rectificador de onda con carga RC.