Reactive and harmonic compensation in power electronic systems using adaptive control.

Tesis (Doctorado en Control y Sistemas Dinámicos)"En este trabajo de tesis se proponen tres controladores basados en modelo matemático de tres sistemas electrónicos de potencia. Los modelos analizados consideran el caso general de voltaje de fuente y corriente de carga distorsionados y desbalanceados. Los controladores propuestos incluyen leyes adaptables para compensar incertidumbres paramétricas de los sistemas electrónicos de potencia. Los modelos analizados consideran el caso general de voltaje de fuente y corriente de carga distorsionados y desbalanceados. Los controladores propuestos incluyen leyes adaptables para compensar incertidumbres paramétricas de los sistemas. A continuación se describen brevemente los casos analizados. Un primer controlador es propuesto para un filtro activo paralelo, el cual es utilizado para compensar potencia reactiva y distorsión armónica de corriente en un sistema de potencia monofásico. El controlador propuesto considera los efectos negativos que causan la interacción entre las impedancias de la carga y de la linea que pueden causar problemas de inestabilidad. Especial atención es puesta en el lazo de control de corriente, debido a que es precisamente en este lazo donde se generan los problemas de inestabilidad. Especial atención es puesta en el lazo de control de corriente, debido a que es precisamente en este lazo donde se generan los problemas de inestabilidad. Así, la solución propuesta consiste en remplazar el típico térmico de amortiguamiento del lazo de corriente por un compensador de adelanto con una ganancia ajustada adaptivamente. Esta modificación relaja las condiciones de estabilidad cuando las impedancias de la carga y de la linea no son despreciables. En particular, el esquema de control fue probado para un escenario critico en donde la carga es compuesta por un capacitor conectado en paralelo con la carga.""In this thesis work three model-based controllers are proposed for power electronics systems considering the general case of distorted and unbalanced source voltage and load currents. These controllers incorporate an adaptation mechanism to cope with system uncertainties. The first controller is proposed for an active filter to compensate reactive power and current harmonic distortion in a single-phase system. The proposed controller considers the deleterious effects caused by the interaction between load and line impedances, which may lead to instabilities when the controller is enabled. The rationale behind the solution consists in the introduction of a lead compensator with a gain that is adjusted by adaptation, which replaces the conventional proportional term. This modification improves the stability conditions when the load and source impedances are non-negligible. In particular, the scheme provides a solution in the critical scenario, when the load is composed by a capacitor connected in parallel to a distorted current source. Special attention is given to the current control loop because it is precisely in this loop where the instability problems are generated. Realistic numerical results are provided to illustrate the benefits of the proposed solution. The second controller is designed for a hybrid power filter to reduce the current harmonic distortion in a three-phase power system. The hybrid power filter topology considered is composed of an active filter connected to the grid by means of an inductor-capacitor (LC) passive filter. The aim of this topology is to reduce the current rating handled by the active filter voltage source inverter (VSI). The controller design is split in two stages, a regulation stage considering the fundamental component of the system dynamics, and a harmonics compensation stage considering the harmonic component of the system dynamics.