Control de convertidores trifásicos mediante MPC aplicado a un sistema de carga de una batería para VE

El objetivo de este trabajo es el estudio y diseño de una estrategia de control predictiva, el MPC, que como su propio nombre indica, dirige el control para predecir de manera más inteligente las respuestas del sistema. Con este control se busca regular el intercambio de potencia activa y reactiva entre un convertidor y la red eléctrica, de forma que la conversión energética sea lo más eficiente posible. Además, para verificar que es aplicable a sistemas reales y puede hacer frente a una necesidad específica de la sociedad, se decide integrar en una aplicación práctica. Se ha elegido el sistema de carga de una batería para un vehículo eléctrico debido la necesidad actual de desarrollo de estos sistemas y los múltiples beneficios que puede ofrecer. El presente TFG se ha dividido en dos capítulos. A lo largo del primer capítulo se realiza un análisis teórico, en el que se procede a explicar de forma exhaustiva toda la base, tanto informativa como matemática, necesaria para poder comprender en detalle la parte práctica del trabajo, recogida en el segundo capítulo. En él se presentan las simulaciones realizadas con Simulink, una herramienta de modelado de sistemas propia de MATLAB, que permite verificar el comportamiento de la estrategia de control diseñada así como el correcto funcionamiento de los sistemas fundamentales para cumplir con el propósito del trabajo. Inicialmente se estudia el funcionamiento de los sistemas de conversión de potencia desde el punto de vista del aprovechamiento energético. Se analiza en detalle como cambiando el sentido de la corriente que circula por la carga, se consigue controlar el convertidor para que trabaje como rectificador o como inversor, logrando en un mismo dispositivo un funcionamiento totalmente reversible. Así entre la red y el convertidor existe un flujo de energía bidireccional, una característica propia de este sistema de conexión a red y cuyo efecto podrá observarse en las simulaciones de este trabajo, dotando al sistema de más polivalencia a la hora de aplicarlo a una necesidad concreta. Tras este análisis se pasa a estudiar el funcionamiento de un sistema general conectado a la red, respondiendo a la pregunta de cómo se efectúa el intercambio de potencia entre ambos sistemas. Se comienza por simplicidad por un estudio monofásico que luego se particulariza al trifásico. Este estudio se complementa con la explicación de las condiciones que debe tener la corriente para que se pueda inyectar a la red eléctrica, obtenidas a partir de la normativa vigente. Por otro lado, se procede a analizar otro elemento crucial en el aprovechamiento de la energía eléctrica, el sistema de control que lo gobierna. Se estudian las estrategias de control más frecuentes para sistemas de conexión a red, distinguiendo entre las clásicas y las avanzadas. Este enfoque es bastante interesante puesto que se contrastan las que ya llevan muchos años implantadas en la industria con las que aún se encuentran en desarrollo y actualmente son fruto de numerosas investigaciones. Dentro de las clásicas se estudia en detalle el FOC, y dentro de las avanzadas el MPC, objeto de estudio de este TFG