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Implementación en tiempo real de un convertidor modular multinivel en red de tres fases Z Packed U-Cell utilizando CPU y FPGA

Autores: Atanalian, Sandy; Sebaaly, Fadia; Zgheib, Rawad; AL-Haddad, Kamal

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Implementación en tiempo real de un convertidor modular multinivel en red de tres fases Z Packed U-Cell utilizando CPU y FPGA


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Convertidor modular multinivel
Niveles de voltaje
Submódulos
Simulación en tiempo real
Convertidor de celda u empaquetada en z
Plataforma de simulación basada en FPGA

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 37

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El Convertidor Multinivel Modular (MMC) es un convertidor prometedor para aplicaciones de media/alta tensión debido a sus diversas características. La calidad de la forma de onda podría mejorarse aún más al expandir el número de niveles de voltaje generados, lo que aumenta el número de submódulos (SM); sin embargo, esta mejora aumenta el tamaño y el costo del convertidor, planteando un desafío persistente. Por lo tanto, existe un equilibrio entre la calidad de energía y el tamaño y la complejidad del convertidor. Para verificar el rendimiento de un convertidor tan complejo y validar la efectividad del sistema de control, especialmente en ausencia de un sistema físico, la simulación en Tiempo Real (RT) se vuelve crucial. Sin embargo, el gran número de componentes de un MMC crea importantes desafíos numéricos y dificultades computacionales en la simulación en RT. Este documento propone un MMC conectado a la red que emplea un convertidor de Celda U Empaquetada Z como un SM para generar un mayor número de niveles de voltaje mientras minimiza el número requerido de SM. El ZPUC-MMC se implementa en una plataforma de simulación en tiempo real basada en FPGA utilizando el Solucionador de Hardware Eléctrico para reducir la carga computacional y el tiempo de simulación, al tiempo que se mejora la precisión de los resultados obtenidos. Los controladores convencionales de los MMC se aplican para evaluar la efectividad y robustez del sistema propuesto durante operaciones en estado estacionario y dinámicas.

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