Browsing by Author "Salvadores Viertel, Tomás"
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- ItemModular multilevel converter under unbalanced inter-cluster power operation: a comprehensive analysis of current and voltage requirements(2023) Salvadores Viertel, Tomás; Pereda Torres, Javier Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de IngenieríaLos conversores de potencia realizan labores cruciales que permiten y estimulan la electrificación de la sociedad moderna. Entre ellos, el Conversor Modular Multinivel (MMC) ha realizado recientemente importantes aportes en campos como la transmisión de energía, y tiene mucho más que ofrecer. El MMC puede integrarse con un Sistema de Energía Distribuido (DES) para ampliar sus funcionalidades y llevar a cabo múltiples tareas simultáneas. Por ejemplo, un MMC integrado con un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) puede interconectar redes ac y dc prestando servicios como contrarrestar la variabilidad e intermitencia de fuentes de energía renovables. Sin embargo, un DES puede inducir desbalances de potencia dentro del MMC, lo que afecta a las corrientes y voltajes internos del conversor. Investigaciones han suscitado preocupación por de este fenomeno, pero aún no se ha desvelado todo su alcance, comportamiento e implicaciones en diferentes aplicaciones MMC-DES. Esta tesis formula ecuaciones que modelan los efectos de desbalances de potencia inter-cluster en MMCs. Para ello, introduce un conjunto de métricas que representan los desbalances y sus efectos. Propone una representación matemática de los DES basada en sus capacidades de desbalance y analiza el estres que podrían ejercer a un MMC. Esto se lleva a cabo para múltiples modos de operación de un MMC-DES. Las ecuaciones y métricas desarrolladas en esta tesis permiten evaluar rápidamente posibles aplicaciones de MMC-DES en cuanto a los requisitos de corriente y voltaje del MMC. Provee herramientas para comparar la conveniencia del MMC y topologías similares para aplicaciones con integración de DES. Las ecuaciones del modelo de desbalance desarrolladas son validadas mediante experimentos y simulaciones que las evalúan en diversas condiciones y puntos de operación.
- ItemPower Imbalance Analysis of Modular Multilevel Converter with Distributed Energy Systems(2024) Salvadores Viertel, Tomás; Pereda Torres, Javier Eduardo; Rojas, FélixThe modular multilevel converter (MMC) can integrate distributed energy systems (DES), such as a battery energy storage system, to expand its functionalities and carry out multiple simultaneous tasks. However, a DES induces power imbalances within the MMC, which affects the operating currents and voltages of the converter. This phenomenon has been partially covered in recent works, but an analytical analysis has not yet been carried out to see the behavior and implications in different MMC-DES applications. This article introduces a novel analytical analysis of the power imbalances between MMC clusters. It pioneers the development of general equations and imbalance capability metrics, enabling the assessment of maximum currents and voltages supported by the MMC clusters. The developed tools allow the evaluation of any MMC-DES application regarding the current and voltage rating requirements of MMC clusters. The analysis shows that the MMC operating mode can substantially restrain or enlarge its imbalance capacity, affecting its suitability for different DES applications. While it needs around 33% current overrating in the worst imbalances, under some operating modes it can reach most imbalances without requiring current overrating. The ac compensation mode is much more capable of achieving imbalances than the dc compensation mode, reaching 88.37% and 16.74% of the imbalance points, respectively, without requiring any overrating.