Sistema de monitoreo inteligente para detectar fallas en inversor multinivel
Loading...
Files
Date
2013
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Los avances tecnológicos relacionados con la electrónica de potencia y los convertidores estáticos de potencia, han permitido el desarrollo de sistemas de automatización más eficientes, sofisticados, y económicos. Parte de este avance ha sido posible gracias al uso de los inversores multinivel, los que permiten reducir los inconvenientes de los inversores de dos niveles. No obstante, al tener un mayor número de semiconductores, la probabilidad de falla del sistema completo aumenta. De no ser detectadas a tiempo, estas fallas pueden degradar el proceso productivo o detenerlo completamente, lo que conlleva necesariamente pérdidas económicas producto de detenciones no planificadas. Por tanto, es necesario el desarrollo de sistemas de monitoreo para este tipo de inversores, donde se detecte e identifique la ocurrencia de fallas, posibilitando una respuesta adecuada.
El sistema desarrollado en esta tesis determina el estado de salud de cada uno de los semiconductores en un inversor multinivel. Para lograrlo, el sistema de monitoreo realiza mediciones de corriente en las fases y la alimentación del inversor. Con esta información determina si todos los semiconductores operan correctamente, o si ha ocurrido una falla en alguno de ellos. Las fallas consideradas en este trabajo son aquellas no catastróficas, aquellas fallas detectadas utilizando en sistema de monitoreo de manera permanente o durante una mantención preventiva. Lo que disminuye la probabilidad de una falla catastrófica que signifique una parada de planta no programada.
Las simulaciones implementadas en MATLAB/Simulink demuestran que el sistema de monitoreo propuesto tiene aplicaciones para inversores de dos niveles trifásicos y para inversores multinivel tipo \201Ccascaded H-bridge\201D (CHB) y \201Cneutral point clamped\201D (NPC). Además, los resultados experimentales demuestran su efectividad para un inversor de dos niveles trifásico. Finalmente, el sistema de monitoreo propuesto se caracteriza por no ser invasivo y de fácil implementación, no requiriendo información proveniente del sistema de control, ni utilizando demasiados sensores adicionales o demasiado procesamiento de información. Por ello el sistema propuesto presenta ventajas para ser implementado en inversores multinivel y para inversores ya instalados en terreno.
El sistema desarrollado en esta tesis determina el estado de salud de cada uno de los semiconductores en un inversor multinivel. Para lograrlo, el sistema de monitoreo realiza mediciones de corriente en las fases y la alimentación del inversor. Con esta información determina si todos los semiconductores operan correctamente, o si ha ocurrido una falla en alguno de ellos. Las fallas consideradas en este trabajo son aquellas no catastróficas, aquellas fallas detectadas utilizando en sistema de monitoreo de manera permanente o durante una mantención preventiva. Lo que disminuye la probabilidad de una falla catastrófica que signifique una parada de planta no programada.
Las simulaciones implementadas en MATLAB/Simulink demuestran que el sistema de monitoreo propuesto tiene aplicaciones para inversores de dos niveles trifásicos y para inversores multinivel tipo \201Ccascaded H-bridge\201D (CHB) y \201Cneutral point clamped\201D (NPC). Además, los resultados experimentales demuestran su efectividad para un inversor de dos niveles trifásico. Finalmente, el sistema de monitoreo propuesto se caracteriza por no ser invasivo y de fácil implementación, no requiriendo información proveniente del sistema de control, ni utilizando demasiados sensores adicionales o demasiado procesamiento de información. Por ello el sistema propuesto presenta ventajas para ser implementado en inversores multinivel y para inversores ya instalados en terreno.
Description
Tesis (Magíster en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2013