Control predictivo directo de convertidores estáticos con características de fase no mínima.

Abstract

El esquema de control predictivo FCS-MPC (Finite Control Set Model Predictive Con trol) se ha convertido en una alternativa atractiva para el control de convertidores estáticos debido a su simplicidad conceptual, rápida respuesta de control, y flexibilidad. A pesar de sus ventajas, este esquema puede presentar comportamientos indeseables al ser aplicado en convertidores que muestran una característica de fase no-mínima entre la entrada de control y la salida a controlar. Este tipo de sistemas se caracteriza por la presencia de un sobrepaso negativo transitorio en su respuesta al ser sometidos a entradas tipo escalón. La característica de fase no-mínima se encuentra presente en diferentes convertidores estáticos, particularmente aquellos del tipo elevadores o boost, es decir, que ofrecen una ganancia de voltaje mayor a 1. Ejemplos comunes de éstos son los rectificadores trifásicos de frente activo tipo fuente de voltaje, convertidores dc/dc tipo boost, y convertidores fuente de impedancia o Z. El presente trabajo trata el estudio del esquema FCS-MPC en convertidores que muestran un comportamiento de fase no-mínima en su característica entrada-salida. El estudio se concentra en el control del voltaje de salida del convertidor dc/dc tipo boost y el rectificador trifásico de frente activo fuente de voltaje. Generalmente, la estrategia de control empleada en estos casos consiste en un esquema en cascada con un lazo interno de corriente/potencia. Sin embargo, esta estructura impone límites en el ancho de banda, lo que es indeseable al requerir respuestas rápidas. Para mejorar la respuesta dinámica, se proponen alternativas basadas en FCS-MPC utilizando extensiones del concepto del Predictor Smith, teoría de control no-lineal, factorización de fase mínima - no-mínima, y propiedades del muestreo, para lograr un control estable a pesar de su naturaleza. Las propuestas evitan la necesidad de extender el horizonte de predicci´on, lo que es clave para garantizar un esfuerzo computacional reducido.