Análisis y desarrollo de una novedosa topología de convertidor multinivel para aplicaciones de media tensión y alta potencia

Resumen

Los convertidores electrónicos de potencia juegan un papel fundamental en las aplicaciones drive de Media Tensión (MT). Las topologías LCC han dominado históricamente el mercado de drives de MT, no obstante, en los últimos años estos convertidores están siendo sustituidos por convertidores de tensión (Voltage Source Converter, VSC) que mejoran la calidad de onda de corriente y el factor de potencia en el lado AC. El convertidor 5 Level-Multi Point Clamped (5L-MPC) es una alternativa interesante para aplicaciones drive de MT. En comparación con el convertidor 3L-NPC, el 5L-MPC ofrece mejoras sustanciales en términos de calidad de onda de la tensión de salida y permite la operación sin transformador elevador en aplicaciones de 6.6kV con los semiconductores de MT disponibles en la actualidad. No obstante, el funcionamiento adecuado de este convertidor pasa por dar solución a dos problemas fundamentales inherentes a la topología 5L-MPC, el equilibrado de los condensadores del bus DC y el reparto de tensiones de los IGBTs conectados en serie. Por lo tanto, en este trabajo de investigación se proponen y se evalúan soluciones para los problemas inherentes a la topología 5L-MPC. Asimismo, se desarrolla un prototipo de convertidor de 1.5MW para validar experimentalmente las soluciones propuestas.