Control predictivo mejorado con cancelación de error en estado estacionario mediante retroalimentación de estado.

Abstract

Este trabajo contempla el estudio e implementación de un control predictivo, apoyado por realimentación de salida, capaz de alcanzar cero-error en estado estacionario para convertidores trifásicos con el objetivo de inyectar potencia activa y compensar reactivos en la red en aplicaciones solares fotovoltaicas. Esta situación se da en la industria minera – entre otras – donde la conexión de grandes cargas inductivas, como lo pueden ser motores eléctricos, produce un factor de desplazamiento inductivo y la implementación de energía solar fotovoltaica está tomando un papel importante en la búsqueda de reducir la huella de carbono. Los arreglos fotovoltaicos se asocian típicamente a la inyección de potencia real o potencia activa a los sistemas eléctricos. Sin embargo, las topologías de acondicionamiento y conversión también tienen la capacidad de realizar compensación de reactivos. Así es posible aprovechar la topología del arreglo incluso si ésta no está generando potencia de manera activa. No obstante, la potencia a compensar también está limitada por la potencia aparente del sistema puesto que, a distintas condiciones ambientales, la potencia extraída de los paneles variará. Por lo que un análisis de la región de operación forma parte importante de esta propuesta. El seguimiento de referencia con nulo error en estado estacionario es uno de los principales desafíos que presenta el control predictivo. La estrategia de control propuesta tiene en su centro una variante de la retroalimentación lineal de estados que añade un integrador puro en la retroalimentación de la salida, el cual puede ser utilizado para este propósito. Esta estrategia contempla los lazos de potencia activa, ligados a la tensión del panel fotovoltaico como la compensación de reactivos, asociada la fase de las corrientes trifásicas. En este documento, el diseño de la estrategia de control de corrientes se realiza a partir del modelo en ejes sincrónicos de la topología. Un análisis teórico del error en estado estacionario, así como la sensibilidad y estabilidad del sistema indica que es posible corregir el error en estado estacionario del control predictivo ante incertidumbre de parámetros del sistema. Esto es luego comprobado por medio de simulación en MATLAB y PSim, que sirve de evidencia de su implementabilidad en plataformas digitales. Se construye un prototipo de acuerdo con la topología propuesta. La estrategia es implementada en una tarjeta DSP TMSF28335 de Texas Instruments. Los resultados experimentales muestran que la estrategia propuesta es viable para el control de corrientes dentro de una aplicación solar fotovoltaica.