Control óptimo convertidor DC-AC

Abstract

This essay is pointed in the testing through simulation of the control of power inverter system, the main focus of this, is the energy conversion from direct current to alternating current. Direct current can be supplied from a power bank, capacitors bank, photovoltaic modules, etc. The conversion efficient and high performance, ensuring the quality of energy is implementing the optimal tracking control by feedback control systems using state variables. The control algorithm is based on the state dependent Riccati equation to achieve a robust control algorithm to ensure stability to system disturbances. First an introduction to the history of electricity is shown, later system converters from direct current to alternating current are introduced considering its main elements, characteristics and their different topologies, as well as modulation strategy. It is followed by an introduction of why a control stage is important citing different control techniques approaching the proposed control. Finally, an explanation step to step checking the control algorithm simulated on different platforms, starting with the environment at the analytical level platform developed in Mathematica®, followed by the component level simulation software SystemModeler® and it ends with the development of block programming of instrumentation in LabVIEW ® complemented by a co-simulation tool with Multisim®.

El presente trabajo se centra en la comprobación, mediante simulación, de un controlador para sistemas convertidores de potencia, enfocado a en el inversor de energía de corriente directa a corriente alterna. La corriente directa podría ser suministrada por una batería, un banco de capacitores, módulos fotovoltaicos, etc. La conversión de manera eficiente y con un alto desempeño, garantizando la calidad de la energía, se logra en este trabajo mediante la implementación del control de seguimiento óptimo para sistemas de control, mediante la retroalimentación de variables de estado. El algoritmo de control está basado en la ecuación dependiente de estado de Riccati, a fin de proporcionar un algoritmo de control robusto y que garantice la estabilidad ante perturbaciones en el sistema. Inicialmente se presenta una introducción de la historia de la energía eléctrica; posteriormente, se introducen los sistemas convertidores inversores de corriente directa a corriente alterna, sus elementos principales, considerando las características de los convertidores de energía y sus diferentes topologías, así como la estrategia de modulación. Se continúa con una introducción del porque es importante la etapa de control, haciendo mención de diferentes técnicas abordando el control propuesto. Finalmente se da la explicación, paso a paso, de la comprobación del algoritmo de control simulado en diferentes plataformas, iniciando con el entorno a nivel analítico, desarrollado en la plataforma Mathematica®; seguido de la simulación a nivel componente con el software SystemModeler® y se finaliza con el desarrollo de programación a bloques del entorno de instrumentación LabVIEW®, complementado con la herramienta de co-simulación con Multisim®.