Browsing by Author "Gajardo Rojas, José Ignacio"
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- ItemOptimal Control of the Modular Multilevel Matrix Converter with Distributed Energy Storage for Grid Supply and Machine Drives(2024) Gajardo Rojas, José Ignacio; Pereda Torres, Javier Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLa integración de sistemas de almacenamiento híbridos desempeña un papel fundamental en el aprovechamiento de energías renovables, la electrificación de procesos y el fortalecimiento de la red eléctrica. Los conversores de potencia juegan un papel crucial al posibilitar la integración de nuevas tecnologías. En este contexto, los conversores modulares multinivel en cascada están siendo objeto de estudios recientes debido a sus beneficios en la incorporación de sistemas de almacenamiento a la red. Destaca el conversor modular multinivel matricial (M3C), que esta ganando popularidad gracias a su capacidad para ofrecer las ventajas de un conversor multinivel y la conexión directa entre dos redes de corriente alterna (AC). Además, este conversor facilita la integración de un sistema de almacenamiento distribuido (DES) en sus sub-módulos, simplificando la gestión de las fuentes de energía. A pesar de sus notables beneficios, este tipo de aplicación especıfica del conversor no ha alcanzado una amplia popularidad en el ámbito académico. Esta tesis se enfoca en examinar la integración de un DES mediante un algoritmo de control fundamentado en el desequilibrio de potencia inter-clúster en el M3C. En una primera fase, se lleva a cabo un análisis de las ecuaciones delineadas en investigaciones recientes, seguido de un desarrollo matemático para deducir las ecuaciones de corriente y las expresiones de potencia instantánea. Por último, se formula un método de control optimo basado en cada sistema de ecuaciones propuesto. El sistema de control propuesto se evalúa inicialmente mediante simulaciones y posteriormente se valida en un entorno experimental. Esta validación incluye la inyección de potencia a la red eléctrica y la operación de un motor a velocidad variable, todo ello en conjunto con un desequilibrio de potencia inter-clúster.
- ItemPredictive Optimal Variable-Angle PS-PWM Strategy for Cascaded H-Bridge Converters(2024) Poblete Durruty, Pablo Martín; Gajardo Rojas, José Ignacio; Cuzmar Leiva, Rodrigo Hernán; Aguilera, Ricardo P.; Pereda Torres, Javier Eduardo; Lu, Dylan; Márquez, Abraham M.Cascaded H-bridge (CHB) converters are an attractive candidate for numerous applications, including static synchronous compensators and next-generation photovoltaic and battery energy storage inverters. Due to its simplicity, scalability, and excellent harmonic performance, phase-shifted pulsewidth modulation (PS-PWM) is one of the preferred modulation strategies for CHB converters. However, the latter advantage might be drastically affected when an unbalanced operation in the H-bridge cells is required, e.g., setting different dc-voltage levels and/or ac-voltage references among cells. This work proposes a predictive optimal variable angle PS-PWM (OVA-PS-PWM) strategy for CHB converters. The proposed OVA-PS-PWM introduces a bilinear dynamic model that describes the impact of the phase-shift angles (PS-angles) over the CHB output voltage harmonics. This model is then employed to formulate an optimal control problem that minimizes the output voltage harmonic distortion. An analytical optimal solution for a PS-angle update rule that applies to CHB converters of any number of cells is derived. As a result, the proposed OVA-PS-PWM updates each PS-angle at every sampling instant, significantly improving the harmonic content of the CHB output voltage even under severely unbalanced operation scenarios. Experimental results are provided with a CHB converter with nine cells to verify the effectiveness of the proposed optimal modulation strategy.