Métodos de control térmico activo para la mejora de la operación y gestión de convertidores de potencia modulares en sistemas de generación eléctrica (M-ATC)

Actualmente, gran número de aplicaciones de generación y transporte de energía se implementan usando convertidores de potencia modulares debido a que presentan grandes ventajas tales como:

- Capacidad para trabajar con altas tensiones y/o corrientes pudiendo manejar potencias nominales muy altas.

- Inherente tolerancia a fallo, lo que implica que pueden seguir operando, aunque alguno de los módulos que forman el convertidor sufra un fallo catastrófico.

- Presentan formas de onda de salida con menor contenido armónico de baja frecuencia con lo que el filtro de salida es más barato y compacto.

Normalmente, las celdas de estos convertidores se operan de forma que se ecualice la potencia que manejan y por tanto, se ecualice su uso para que su estado de salud sea igualmente distribuido. Sin embargo, tras años de uso y procesos de reparación o sustitución de los módulos, puede que esta no sea la mejor estrategia. Así, para optimizar la operación de los equipos desde el punto de vista de la operación y mantenimiento, es preciso gestionar adecuadamente el estado de salud de los módulos. Por un lado, es necesario el uso de técnicas que estimen el estado de salud de cada uno de los módulos y que sean capaces de manejarlo. Por otro lado, existen modelos de gestión inteligente del sistema que definen cómo debe ser la operación de éstos para que las tareas de operación y mantenimiento del sistema sean óptimas.

El objetivo principal del proyecto es mejorar la operación de los convertidores de potencia con estructura modular mediante el uso de algoritmos de control térmico activo (ATC) que tienen la capacidad de manejar cómo envejecen los módulos de potencia en función de la operación de estos. Además, se persigue mejorar la gestión a nivel de planta empleando modelos inteligentes de gestión para la optimización de la operación y el mantenimiento de un sistema completo, que puede estar formado por un número de convertidores que puede ser alto. De esta forma, el modelo de gestión indicará cómo operar cada convertidor manejando sus comandos ATC para lograr una operación óptima del sistema en su conjunto, desde el punto de vista del tiempo de vida de sus componentes y el mantenimiento programado.