Control predictivo directo de convertidores estáticos de potencia asistido por técnicas lineales para un desempeño Ggobal robusto

Abstract

Una estrategia de control que ha llamado la atención de la comunidad de electrónica de potencia los últimos años es el control predictivo basado en modelos (MPC) la cual, gracias al desarrollo avanzado de poderosos microprocesadores tales como microcontroladores y procesadores digitales de señales (DSPs) de alta capacidad computacional, ha permitido la implementación digital de esta estrategia en convertidores estáticos de potencia, pues la alta cantidad de cálculos que requiere limitaba su aplicación a sistemas con dinámicas lentas. La versión discreta o directa del MPC hace uso de la naturaleza discreta de los convertidores, esto es, el set finito de combinaciones de encendido y apagado de los switches, para predecir los posibles valores futuros de las variables asociados a cada estado admisible del convertidor y elegir la acción de control que minimice una función de costo definida previamente, la cual será aplicada el instante de muestreo siguiente. Esta estrategia tiene un concepto simple e intuitivo, es versátil, permite agregar restricciones y no-linealidades, abordar fácilmente casos multivariables, y su implementación digital es directa. Sin embargo, tiene desventajas tales como: requiere una alta cantidad de cálculos y la calidad del modelo y la precisión de los parámetros del sistema tienen directa influencia en el desempeño. Además, la estabilidad del sistema en lazo cerrado (L.C.) es un tema no acabado. En este trabajo se propone un enfoque alternativo del FCS-MPC basado en un seguimiento de una entrada de referencia, lo que amplía la flexibilidad de esta estrategia, permite expresar el sistema en L.C. y reduce la carga computacional. Se propone, entre otras, una realimentación de estado con integradores para obtener la entrada de referencia, de esta forma se obtiene una estrategia robusta ante errores en los parámetros y que además es simple de integrar al esquema de control, sin desmedro de las ventajas características del FCS-MPC convencional. La alternativa propuesta presenta efectivamente un correcto seguimiento de la referencia ante errores en los parámetros con una carga computacional asociada considerablemente menor. El esquema es aplicado a un control de corriente y evaluado en un inversor fuente de voltaje mediante simulación y de forma experimental, sin embargo, se puede extender a diferentes topologías y objetivos de control.