MODELADO Y CONTROL DE UN RECTIFICADOR DE FRENTE ACTIVO CON VALIDACIÓN HARDWARE IN THE LOOP (MODELING AND CONTROL OF AN ACTIVE FRONT-END RECTIFIER VALIDATED WITH HARDWARE IN THE LOOP)

Resumen

Resumen
En la actualidad la operación de los convertidores de potencia conectados a la red eléctrica representa un incremento de cargas no lineales conectadas a los sistemas eléctricos. Estos convertidores han impactado positivamente con un uso más eficientes de la energía eléctrica, incrementando la productividad de los procesos industriales, pero, por otra parte, han generado una problemática debido a los armónicos que generan, distorsionando las ondas de tensión y corriente, propagándose por todo el sistema eléctrico causando perturbaciones en el funcionamiento de los equipos instalados.
El desafío del control para los convertidores de frente activo es grande, puesto que deben ser suficientemente robustos para asegurar la estabilidad del sistema, sobre todo cuando las condiciones de trabajo no son ideales. El objetivo de control en rectificadores activos de potencia trifásicos se basa en generar corrientes de entrada sinusoidales y regular el voltaje de salida DC.
Este trabajo presenta el modelado dinámico y el control de un rectificador de frente activo en el sistema de referencia síncrono en condiciones de tensiones equilibradas. El control es validado con “Hardware In the Loop”, el valor deseado del voltaje de salida se logra mediante modulación de ancho de pulso sinusoidal (SPWM). El rectificador permite mantener las corrientes y tensiones de CA en fase. Se propone el uso de la técnica del control por voltaje orientado y para la etapa de sincronización de las transformaciones se utiliza la técnica de marco de referencia síncrono SRF-PLL, posteriormente se analiza el comportamiento del rectificador ante perturbaciones generadas en la red eléctrica. La propuesta de este trabajo aprovecha la simulación en tiempo real de sistemas eléctricos de potencia para validar de manera confiable la eficiencia de una de las técnicas de control y sincronización aplicadas a rectificadores de frente activo.
Palabras Clave: Rectificador de Frente Activo PWM, SPWM, VCO, V-FOC.

Abstract
Currently, the operation of power converters connected to the grid has increased non-linear loads in electrical systems. These power converters have a positive impact on energy efficiency resulting in more productive industrial processes. On the other hand, power converters have generated a problem due to the harmonics that distort the sinusoidal voltage and current waveforms, spreading throughout the electrical system causing disturbances in the operation of the installed equipment. The control for active front converters is a major challenge since it must be robust enough to ensure system stability, especially when working conditions are not ideal. The control objective in three-phase power rectifiers is based on generating sinusoidal input currents and regulating the DC output voltage.
This work presents the dynamic modeling and control of an active front rectifier in the synchronous reference system under balanced voltage conditions validated with “Hardware In the Loop”. The desired value of the output voltage is achieved by using sinusoidal pulse width modulation (SPWM). The rectifier allows the AC currents to be kept in phase with the AC input voltage. The use of the oriented voltage control technique is proposed, and for the synchronization stage for the dq transformations, the SRF-PLL synchronous reference frame technique is used. Subsequently, the behavior of the rectifier under disturbances generated in the electrical network is analyzed. The proposal of this work takes advantage of the real-time simulation of electrical power systems to reliably validate the efficiency of one of the control and synchronization techniques applied to active front rectifiers.
Keywords: Active Front End Rectifier, SPWM, VCO, V-FOC.