Convertidores CC/CA para la conexión directa a red de sistemas fotovoltaicos: comparación entre topologías de 2 y 3 niveles

El presente proyecto tiene como objetivo establecer una comparativa entre las topologías de dos y tres niveles en convertidores de corriente continua (CC) a corriente alterna (CA), también conocidos como inversores, para sistemas fotovoltaicos con conexión directa a la red eléctrica.En primer lugar se realiza un estudio previo de la situación actual, normativa y nuevas tendencias en inversores fotovoltaicos, recogido en los anexos, y se explica la arquitectura de las topologías de dos y tres niveles escogidas para realizar la comparativa en sistemas monofásicos y trifásicos.El inversor de dos niveles es el convertidor CC/CA en fuente de tensión (VSI, Voltage SourceInverter) y puente completo convencional, mientras que el inversor de tres niveles, también VSI, presenta la topología conocida con el nombre de Neutral Point Clamped (NPC). Se desarrollan los modelos matemáticos necesarios para simular el comportamiento de los inversores en el entorno de simulación que proporciona el programa de cálculo numérico MATLAB/Simulink.Una vez obtenidos los modelos, se establecen las condiciones de trabajo y se dimensionan loscomponentes del sistema y los parámetros de control.Posteriormente se implementan los modelos en el entorno gráfico Simulink y se llevan a cabodiversas simulaciones para poder estudiar el comportamiento estático y dinámico de losinversores en diferentes situaciones de funcionamiento. La verificación experimental haconfirmado que los modelos desarrollados a lo largo de este proyecto se ajustan alcomportamiento real del sistema, lo cual confiere validez a las simulaciones realizadas.Los resultados obtenidos a lo largo de las diferentes simulaciones muestran que la metodología de control empleada resulta válida para regular inversores de dos y de tres niveles NPC con conexión directa a la red y a una cierta carga, lineal o no, conectada en paralelo; que la topología de tres niveles NPC es mejor que la de dos niveles en cuanto a distorsión armónica, lo cual influye en la reducción de los filtros de salida, y a mayor velocidad en su respuesta dinámica; y que estas ventajas dependen directamente de la metodología de modulación empleada, siendo la Space Vector Modulation (SVM) mejor que la Pulse Width Modulation (PWM).Como propuesta futura se plantea la verificación experimental de los resultados obtenidos y lamodificación del algoritmo de control para implementar la modulación SVM. También sepropone emplear los modelos desarrollados para desarrollar nuevas técnicas anti-islanding