Disseny i implementaci o d'un convertidor MMC per aplicacions d'emmagatzematge d'energia amb supercondensadors en microxarxes

Abstract

Degut a la proliferació de les energies renovables, la generació distribuïda i les microxarxes,la quantitat de convertidors estàtics està creixent constantment. Els convertidors estàtics s’encarreguen de controlar els fluxos de potència al mateix temps que garanteixen la qualitat del subministrament, però a causa de la seva pròpia naturalesa acaben injectant harm`onics de corrent d’alta freqüència. Degut al caràcter no predictiu de les energies renovables, aquestes presenten la necessitat de posseir un cert nivell de capacitat d’emmagatzematge, sobretot si estan aïllades. A més el seu ràpid augment fa palesa la necessitat d’augmentar també la inèrcia de la xarxa, aquest inconvenient no pot ser resolt pels convertidors convencionals, ja que aquests acostumen a tenir una dinàmica lenta, per això cal buscar convertidors que reaccionin ràpidament davant canvis de potència. D’un temps ença han estat sorgint una nova generació de convertidors, anomenats multini- vell. Aquests poden sintetitzar diferents nivells de tensió, els quals es combinen per formar una sinusoïdal i així reduir els harmònics de corrent. Aquests nous convertidors són menys exigents amb els semiconductors de potència, ja que sintetitzen tensions elevades a partir de la suma de tensions menors. Aquest darrer punt fa que els convertidors multinivell puguin ser una solució en alta tensió. A més a més aquests poden tenir una dinàmica molt més ele- vada que els convertidors convencionals, així combinats amb supercondensadors, que poden injectar o absorbir grans quantitats de potència, poden suposar una millora en la inèrcia de la xarxa. Aquest projecte tracta sobre el disseny i implementació d’un convertidor MMC (Modular Multilevel Converter) monofàsic amb tipologia Cascaded H-Bridge. En aquest cas hi hauran tres ponts en H en sèrie fent que el conjunt pugui sintetitzar fins a set nivells de tensió. Com a font de continua s’hi instal·laran supercondensadors, entre el convertidor i la font d’alterna, la xarxa o una microxarxa, hi haurà un filtre de primer ordre format per una inductància, per tal de complir amb la normativa d’harmònics. En el projecte s’hi engloba tot el procés de construcció, començant pels fonaments teòrics del funcionament dels convertidors multinivell, passant pel disseny del control, les simulacions realitzades amb el Matlab, càlcul de pèrdues, etc. fins arribar a la posada en marxa i als resultats obtinguts. Finalment es realitza un estudi econòmic del projecte així com un estudi sobre l’impacte mediambiental d’aquest.