Algoritmos de decisión para elección de estados de conmutación en el control predictivo de convertidores matriciales.

Abstract

El control predictivo de estados finitos (FS-MPC) es una alternativa emergente en convertidores estáticos debido a su rapidez, simplicidad conceptual, y flexibilidad. El esquema determina el futuro estado a aplicar evaluando una función de costo dependiente de un modelo. Cuando se deben considerar múltiples funciones de costo, la selección del futuro estado a aplicar se dificulta. Para resolver esto, la alternativa m´as simple es unirlas como una suma ponderada, utilizando factores de peso. Sin embargo, su correcta selecci´on es un problema en la pr´actica. Una aplicaci´on para la cual FS-MPC es particularmente interesante es el convertidor matricial. El convertidor matricial es un convertidor a.c.-a.c. constituido por 9 switches bidirec cionales que interconectan las fases de entrada con las de salida. Producto del elevado n´umero de estados de conmutaci´on, y a la relaci´on directa entre las variables de entrada y salida, su control es m´as complejo que el de las estructuras back-to-back con enlace d.c.. En este documento se investigan alternativas a la suma ponderada en la aplicaci´on de FS-MPC al convertidor matricial. El objetivo es eliminar la necesidad de factores de peso. Se comienza por el estudio de la aplicaci´on de FS-MPC en este convertidor, revisando las posibles estrategias para el control simult´aneo de su entrada como de su salida. A continuaci´on, se introduce el problema de determinaci´on del factor de peso. Posteriormente, el problema inicial se transforma en una selecci´on multicriterio a resolver en cada tiempo de muestreo. Considerando esto, se proponen y verifican tres estrategias para seleccionar los estados de conmutaci´on a aplicar, dos basadas en ranking ordinal y una basada en l´ogica difusa. Mediante simulaci´on, se comprueba que las estrategias propuestas permiten una operaci´on adecuada, eliminando los factores de peso. Finalmente, se prueba la estrategia basada en l´ogica difusa en un setup experimental, obteniendo buenos resultados sin necesidad de factores de peso