Convertidores de potencia en media tensión y alta frecuencia de salida

Resumo

Esta tesis presenta un trabajo realizado con el objetivo de definir las características de un convertidor para funcionar como drive de alta frecuencia. En el escenario analizado, además de la alta frecuencia, el par evoluciona cuadráticamente con la velocidad. Respecto al convertidor de potencia, el uso de módulos IGBT de 4.5 kV debe de ser la clave del diseño así como la obtención de 6.6 kV de salida. Con este objetivo, se propone un procedimiento para darle al diseñador diferentes características a ser estudiadas para seleccionar la topología de convertidor más adecuada, si los semiconductores, sistema de refrigeración y la aplicación son definidos. Como resultado del uso de este procedimiento, la topología 5L HNPC es seleccionada como la más competitiva. Esta configuración de semiconductores está basada en la unión de tres puentes en H, formando un convertidor trifásico. Cada puente en H consta de dos ramas 3L NPC. Además de esto, el uso de alta frecuencia de salida es un factor clave en el diseño; por consiguiente, se debe de seleccionar una estrategia de modulación que cubra las necesidades del convertidor dependiendo de la frecuencia exigida. Se proponen varias alternativas en esta tesis: basadas en modulación vectorial o eliminación selectiva de armónicos. Para cada alternativa se generan soluciones en torno a la sintentización de la tensión deseada y el control del punto medio del bus dc. Relacionado con esto, otro procedimiento es propuesto, con el fin de ayudar al diseñador a elegir la técnica de modulación más óptima dependiendo de la frecuencia de salida y de la carga atacada. Como resultado, se definen tramos de diferentes modulaciones para el caso estudiado. Por tanto, como resultado de esta tesis, se define una solución convertidor-modulación para el escenario especificado, generando las herramientas necesarias para ello.