Pebb based medium voltage converter optimized design methdology

Resum

En las últimas décadas, el desarrollo de semiconductores de media tensión y de las topologías multinivel han contribuido en la introducción de los convertidores de media tensión en aplicaciones industriales. El diseño de este tipo de convertidores requiere un punto de vista multidisciplinar, ya que se deben integrar aspectos eléctricos, térmicos y mecánicos. De todos modos, a menudo las decisiones diseño se toman en base a los conocimientos y la experiencia previa de los diseñadores, que aunque las soluciones propuestas son generalmente correctas, no siempre son las soluciones óptimas. En los últimos años, con el objetivo de formalizar las decisiones de diseño, se han propuesto algunas metodologías de diseño basadas en algoritmos de optimización. Sin embargo, la mayoría de estas metodologías están orientadas a convertidores de baja tensión. Po lo tanto, el objetivo principal de esta tesis es proponer una metodología optimizada de diseño para convertidores de media tensión. Para ello, se ha desarrollado una metodología de diseño que permite la evaluación de distintas configuraciones de convertidores de forma automática, proporcionando indicadores que permiten cuantificar las distintas características. En base a la metodología propuesta, se ha desarrollado una herramienta de diseño y se aplicado en el diseño de un convertidor conectado a red de 3kV y 8MVAs, incluyendo los algoritmos, modelos de simulación y ecuaciones que sustentan la metodología de diseño. Después el diseño del convertidor se ha validado utilizando modelos de simulación multidisciplinar. Finalmente, se ha desarrollado el núcleo o PEBB (Power Electronic Building Block) del convertidor, que consiste en una rama NPC de tres niveles en base a IGCTs, y se ha validado experimentalmente a condiciones nominales.