<p>El presente documento abarca un detallado estudio sobre un tema actual de la electrónica de potencia, estos son los Convertidores Modulares Multinivel -MMC de su sigla en inglés para Modular Multilevel Converter-, los cuales básicamente se encargan de transformar energía eléctrica mediante circuitos desplegados en diferentes topologías modulares. Estas configuraciones emplean elementos conocidos por sus amplias utilidades en la Electrónica tradicional -por ejemplo: los transistores-, pero incorpora diversas ventajas en temas de eficiencia y mejoramiento del contenido armónico de las señales que procesan. El estudio está dirigido a un tipo de submódulo que conforma los convertidores modulares, conocidos como medio puente en cascada; debido a su propiedad de balance automático de tensión en los condensadores del circuito, producto de la simetría propia de dicha topología. Esto mediante la exposición de un detallado marco teórico que abarca un amplio espectro, iniciando con los temas básicos de los inversores tradicionales, pasando por configuraciones más comunes, aplicaciones, y avances logrados a lo largo de los años. Esto resulta útil para lograr una base sólida y además motivar el estudio de los Convertidores Modulares Multinivel. Se explican las bases, funcionamiento, topologías, tipos de modulación, estrategias de control en lazo cerrado y algunas aplicaciones ya existentes empleadas tanto en ámbitos académicos de investigación e industriales. Además, para extender el análisis de estos convertidores, se desarrollan una serie de diferentes simulaciones desplegadas en el software computacional PSIM donde se muestra el circuito utilizado, una breve explicación del funcionamiento, el sistema de control implementado y como obtener las formas de onda con la cantidad de niveles esperados. También como se mejora la calidad del contenido armónico, todo en conjunto con breves reseñas que complementan los contenidos explicados en el marco teórico para así verificar de forma experimental cada aspecto abordado en el desarrollo del estudio</p>
<p>This final document has been performed in order to obtain the BSc in Electrical Engineering degree. Wherein the thesis covers a detailed study for academic and technological purposes, which complements the knowledge on a current issue regarding Power Electronics; these are Modular Multilevel Converters -MMC-. These electrical devises are essentially responsible for converting continuous signals into alternate signals using circuits which are deployed in different modular topologies. These configurations use elements well-known for their extensive utilities in traditional electronics, for instance transistors; moreover, various improvements are incorporated, such as efficiency and improvement of the harmonic content of the signals they process. The study is directed towards a certain type of MMC, using a specific submodule known as cascaded half bridge submodule. Because of its symmetrical shape and performance, it demonstrates excellent properties such as balancing the energy amongst the submodule capacitors automatically. This topic is achieved by exposing a detailed theoretical framework that covers a broad spectrum, starting with the basic topics of traditional inverters and going through the most typical configurations, applications and improvements reached throughout the years. This is useful to achieve a foundation of knowledge on the topic and also motivate the study of the MMC. This thesis work involves the funds, operation, topologies, modulation types, closed-loop control strategies and some existing applications in academic, industrial, and even domestic research which are profoundly explained throughout this work. Moreover, to extend the analysis of these converters, a series of different simulations are deployed in the computer software PSIM where the circuit used is shown in every scenario, as well as a brief explanation of the operation, their performance and how to obtain the waveforms at the output with the number of levels expected. Also, the thesis addresses how to improve the quality of the harmonic content, all together with brief reviews that complement the contents explained in the theoretical framework to experimentally verify each aspect addressed in the development of the study</p>
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Licenciado en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica
Ingeniero Eléctricotítulo
INGENIERIA ELECTRICA
<p>El presente documento abarca un detallado estudio sobre un tema actual de la electrónica de potencia, estos son los Convertidores Modulares Multinivel -MMC de su sigla en inglés para Modular Multilevel Converter-, los cuales básicamente se encargan de transformar energía eléctrica mediante circuitos desplegados en diferentes topologías modulares. Estas configuraciones emplean elementos conocidos por sus amplias utilidades en la Electrónica tradicional -por ejemplo: los transistores-, pero incorpora diversas ventajas en temas de eficiencia y mejoramiento del contenido armónico de las señales que procesan. El estudio está dirigido a un tipo de submódulo que conforma los convertidores modulares, conocidos como medio puente en cascada; debido a su propiedad de balance automático de tensión en los condensadores del circuito, producto de la simetría propia de dicha topología. Esto mediante la exposición de un detallado marco teórico que abarca un amplio espectro, iniciando con los temas básicos de los inversores tradicionales, pasando por configuraciones más comunes, aplicaciones, y avances logrados a lo largo de los años. Esto resulta útil para lograr una base sólida y además motivar el estudio de los Convertidores Modulares Multinivel. Se explican las bases, funcionamiento, topologías, tipos de modulación, estrategias de control en lazo cerrado y algunas aplicaciones ya existentes empleadas tanto en ámbitos académicos de investigación e industriales. Además, para extender el análisis de estos convertidores, se desarrollan una serie de diferentes simulaciones desplegadas en el software computacional PSIM donde se muestra el circuito utilizado, una breve explicación del funcionamiento, el sistema de control implementado y como obtener las formas de onda con la cantidad de niveles esperados. También como se mejora la calidad del contenido armónico, todo en conjunto con breves reseñas que complementan los contenidos explicados en el marco teórico para así verificar de forma experimental cada aspecto abordado en el desarrollo del estudio</p>
<p>This final document has been performed in order to obtain the BSc in Electrical Engineering degree. Wherein the thesis covers a detailed study for academic and technological purposes, which complements the knowledge on a current issue regarding Power Electronics; these are Modular Multilevel Converters -MMC-. These electrical devises are essentially responsible for converting continuous signals into alternate signals using circuits which are deployed in different modular topologies. These configurations use elements well-known for their extensive utilities in traditional electronics, for instance transistors; moreover, various improvements are incorporated, such as efficiency and improvement of the harmonic content of the signals they process. The study is directed towards a certain type of MMC, using a specific submodule known as cascaded half bridge submodule. Because of its symmetrical shape and performance, it demonstrates excellent properties such as balancing the energy amongst the submodule capacitors automatically. This topic is achieved by exposing a detailed theoretical framework that covers a broad spectrum, starting with the basic topics of traditional inverters and going through the most typical configurations, applications and improvements reached throughout the years. This is useful to achieve a foundation of knowledge on the topic and also motivate the study of the MMC. This thesis work involves the funds, operation, topologies, modulation types, closed-loop control strategies and some existing applications in academic, industrial, and even domestic research which are profoundly explained throughout this work. Moreover, to extend the analysis of these converters, a series of different simulations are deployed in the computer software PSIM where the circuit used is shown in every scenario, as well as a brief explanation of the operation, their performance and how to obtain the waveforms at the output with the number of levels expected. Also, the thesis addresses how to improve the quality of the harmonic content, all together with brief reviews that complement the contents explained in the theoretical framework to experimentally verify each aspect addressed in the development of the study</p>