Simulación detallada de la etapa intermedia de un transformador electrónico

Abstract

En los últimos años, con el desarrollo de la electrónica de potencia, ha aparecido la posibilidad de implementar las energías renovables de manera más sencilla, segura y económica al sistema de distribución eléctrico. Esto es posible gracias a las múltiples soluciones que ofrece la electrónica de potencia, entre las que se encuentra el transformador electrónico. Esta propuesta consiste en combinar dos rectificadores CA-CC, dos convertidores CC-CA y un transformador convencional en la siguiente secuencia: CA-CC + CC-CA + Transformador + CA-CC + CC-CA. De esta manera, se consigue aislar la frecuencia de la red de la frecuencia de trabajo del transformador, haciendo posible que el transformador trabaje a altas frecuencias. De esta manera se consigue aumentar la eficiencia del sistema y reducir el material necesario para la fabricación del transformador. Este proyecto se centra en la etapa intermedia del transformador electrónico. Esto es la secuencia CC-CA + Transformador + CA-CC, pudiéndose considerar este conjunto como un único convertidor CC-CC que trabaja a una determinada frecuencia. A lo largo del proyecto se ha simulado mediante Matlab y Simulink un sistema de control de la potencia que se transmite a través del transformador. Para ello, se han seguido distintas filosofías de control y se han diseñado distintos reguladores. Además se han investigado distintas topologías que pueden emplearse como la etapa intermedia del transformador electrónico evaluando sus ventajas e inconvenientes.

In recent years, with the development of power electronics, has appeared the possibility of implementing renewable energy in a simpler, safer and cheaper to the electricity distribution system. This is possible thanks to the many solutions offered by power electronics, including the electronic transformer. This proposal consists of combining two AC-DC rectifiers, two DC-AC converters and a conventional transformer in the following sequence: AC-DC + DC-AC + Transformer + AC-DC + DC-AC. In this way, it is possible to isolate the mains frequency from the working frequency of the transformer, making it possible for the transformer to work at high frequencies. This increases the efficiency of the system and reduces the material needed to manufacture the transformer. This project focuses on the intermediate stage of the electronic transformer. This is the sequence DC-AC + Transformer + AC-DC, this set can be considered as a single DC-DC converter working at a certain frequency. Throughout the project, Matlab and Simulink have been used to simulate a power control system that is transmitted through the transformer. For this purpose, different control philosophies have been followed and different regulators have been designed. In addition, different topologies have been investigated that can be used as the intermediate stage of the electronic transformer, evaluating its advantages and disadvantages.