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1Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
RECTIFICADOR TRIFÁSICO
CONTROL EN EJES DQ
Modelado y Control de Sistemas Electrónicos Analógicos y de Potencia
Carlos Álvarez Ortega
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2Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
RECTIFICADOR TRIFÁSICO. CONTROL EJES DQ
ESQUEMA GENERAL
Topología del rectificador trifásico en modo elevador (Boost Rectifier):
Fuente trifásica alterna e inductancia L.
Convertidor, puente de transistores.
Carga y condensador. Bus de continua.
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3Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
1. EJES ABC
2. EJES DQ0
RECTIFICADOR TRIFÁSICO. CONTROL EJES DQ
ECUACIONES
RCv
iii
dddCdt
vd
vddd
Lvvv
Liii
dtd
dc
ca
bc
ab
cabcabdc
dc
ca
bc
ab
CA
BC
AB
ca
bc
ab
1
31
31
RCv
iii
dddCdt
vd
vddd
Liii
vvv
Liii
dtd
dcq
d
qddc
dcq
d
q
d
q
d
q
d
0
0
0000
1
31
0000000
31
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4Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
RECTIFICADOR TRIFÁSICO. CONTROL EJES DQ
Suponiendo una entrada de tensiones trifásicas equilibradas, Vq=0
CIRCUITO PROMEDIADO EN COORDENADAS DQ
md VV23
0qVd
dcd RV
VI2
tandq II dc
qdd V
LIVD
3
dc
dq V
LID 3
,
,
Parámetros en el punto de equilibrio
; ; ;
Tensiones Corrientes Ciclos de trabajo
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5Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
RECTIFICADOR TRIFÁSICO. CONTROL EJES DQ
CICLOS DE TRABAJO A, B y C. LÓGICA DE OBTENCIÓN
Tensión trifásica de entrada (Va azul, Vb verde y Vc rojo). Ciclo de trabajo Da superpuesto (rojo)
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6Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
RECTIFICADOR TRIFÁSICO. CONTROL EJES DQ
SIMULACIÓN MODELO PROMEDIADO EN PSIM
Modelo esquemático en PSIM
Tensión de salida. Alcanza los 500V requeridos Factor de potencia. Unitario según el objetivo
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7Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
RECTIFICADOR TRIFÁSICO. CONTROL EJES DQ
MODELO EN PEQUEÑA SEÑAL
Modelo del rectificador en pequeña señal simplificado. Se considera tensión de entrada constante variación nula
q
d
qd
dc
dc
dc
q
d
qd
q
d
dc
q
d
dd
CI
CI
LV
LV
vii
RCCD
CD
LDLD
vii
dtd
~~
30
03
~
~~
13
0
30
~
~~
Ecuaciones del modelo en pequeña señal en representación de espacio de estados.
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8Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
RECTIFICADOR TRIFÁSICO. CONTROL EJES DQ
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA. DIAGRAMAS DE BODE (I)
A partir de las ecuaciones anteriores se pueden obtener las funciones de transferencia necesarias para ajustar el lazo de control
Tensión continua en función del ciclo de trabajo en eje d. Con Dd se controla Vdc
Diagrama de Bode:
LsRDLRCRDLsLRCsDVRLRIsDRVsLRI
dv
dq
qdcdddcd
d
dc222223
22
333333
~~
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9Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
RECTIFICADOR TRIFÁSICO. CONTROL EJES DQ
FUNCIONES DE TRANSFERENCIA. DIAGRAMAS DE BODE (II)
Corriente de alimentación (AC) en función del ciclo de trabajo en eje q. Con Dq se
controla el factor de potencia (cosφ proporcional a iq)
LsLCRRDRDLsLCRs
DRILDRVsVDRIsCRV
di
qd
dqddc
dcqqdc
q
q222223
22
33333~
~
Diagrama de Bode:
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10Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
RECTIFICADOR TRIFÁSICO. CONTROL EJES DQ
CONTROL EN LAZO CERRADO. CONTROL DE TENSIÓN
Función de transferencia, todo menos el regulador
Del diagrama de Bode se obtiene:
LsRDLRCRDLsLRCsDVRLRIsDRVsLRI
TMRdq
qdcdddcd222223
22
333333
fc = 10kHzMF = π/3 radR11 = 10kΩ∟TMR(fc) = -2.57 rad|TMR(fc)| = -12dB
Cálculo del regulador
Valores
C1 = 5.22nF ; C2 = 4.67nF ; C3 = 0.40nF R1 = 856Ω ; R2 = 12.14k Ω
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11Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
RECTIFICADOR TRIFÁSICO. CONTROL EJES DQ
LAZO CERRADO CON REGULADOR PI (PROVISIONAL)
Regulador PI en tiempo discreto
Parte de potencia simulada en PSIM
Parte de controlsimulada en SIMULINK
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12Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
RECTIFICADOR TRIFÁSICO. CONTROL EJES DQ
LAZO CERRADO CON REGULADOR PI (PROVISIONAL)
Resultado de la simulación.Tensión de referencia (morado), tensión de salida DC (amarillo)
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13Modelado y Control de Sistemas Electrónicos de Potencia
RECTIFICADOR TRIFÁSICO. CONTROL EJES DQ
BIBLIOGRAFÍA
Hiti, S.; Borojevic, D.; Ambatipudi, R.; Zhang, R.; Yimin Jiang, "Average current control of three-phase PWM boost rectifier," Power Electronics Specialists Conference, 1995. PESC '95 Record., 26th Annual IEEE, vol.1, no., pp.131-137 vol.1, 18-22 Jun 1995.
Apuntes asignatura Modelado de sistemas electrónicos de potencia. Andrés Barrado, Antonio Lázaro. 2007.