Sistema de control por microprocesador de un convertidor CC-CA trifásico formador de red

Abstract

La tendencia actual de las energéticas se centra en la incorporación de generadores de energía renovable a microrredes capaces de autoabastecerse, las cuales suelen estar conectadas a la red principal. Esta conexión requiere una adaptación tanto de voltaje como de frecuencia y una de las principales herramientas empleadas para conseguirla es el sistema grid-forming, formado por un inversor trifásico con control de tensiones. En este proyecto se ha diseñado un sistema de control mediante microprocesador para un inversor trifásico formador de red. El inversor utilizado emplea un filtro LC a la salida y se conecta a una carga inductiva y resistiva. El diseño del prototipo requirió la fabricación de un sistema de realimentación de tensiones desde el filtro hasta el microcontrolador y la programación y parametrización de un sistema de control, para lo que se hizo uso de MATLAB y Simulink. El programa del prototipo incorpora la posibilidad de sacar medidas de variables internas por una placa de medidas (diseñada anteriormente por ICAI) mediante puertos PWM del microcontrolador. Esto, aparte de ayudar durante el desarrollo del proyecto, es útil para su intención didáctica, dado que potencialmente puede ser utilizado como práctica de laboratorio de Electrónica de Potencia. El prototipo fue sometido también a varios ensayos en los que se comprobó que el control permitía mantener la tensión en la carga independientemente de la de entrada del inversor, y que las referencias de tensión e intensidad eran seguidas de manera rápida y precisa.

The current trend in the energy sector focuses on integrating renewable energy generators into self-sufficient microgrids, which are typically connected to the main grid. This connection requires adjustments in both frequency and voltaje, and one of the main tools commonly used to achieve this is the grid-forming system, consisting of a three-phase inverter with voltage control. In this project, a control system for a grid.forming three.phase inverter has been designed using a microprocessor. The inverter used employs an LC filter at the output and is connected to an inductive and resistive load. The prototype design required the creation of a voltage parametrization of a control system, for which MATLAB and Simulink were used. The prototype’s program includes the capability to measure internal variables through a measurement board (previously designed by ICAI) via the microcontroller’s PWM ports. This feature not only aided in the project’s development but is also useful for educational purposes, as it can potentially be used as a lab exercise in Power Electronics. The protoype was also subjected to various tests, demonstrating that the control system could maintain the voltage on the load independently of the inverter’s input, and that the voltage and current references were followed quickly and accurately.