Comparación de estrategias de control para convertidores con puentes duales activos empleados en microrredes de DC

Abstract

En este trabajo se presenta una comparación de tres estrategias de control diseñadas para un convertidor con puentes duales activos que es empleado para adaptar niveles de tensión entre dos alimentadores de una microrred de corriente continua. Las estrategias de control son diseñadas con el objetivo de regular la tensión en uno de los alimentadores de la microrred, y a la vez, mantener el valor medio de las corrientes primaria y secundaria del transformador de alta frecuencia en cero, con el objetivo de evitar su saturación magnética ante condiciones de desbalance en los puentes activos del convertidor. Debido a que el convertidor con puentes duales activos posee dos etapas de corriente continua y una etapa de corriente alterna, para obtener su modelo matemático se utiliza la estrategia de modelado promediado en espacios de estados generalizado, con el objetivo de incluir el comportamiento dinámico de las variables de corriente continua y de corriente alterna. A partir del modelo matemático obtenido se diseñan tres estrategias de control, y el desempeño de cada una es verificado mediante resultados de simulación y experimentales. Finalmente, las estrategias propuestas son comparadas con el propósito de evaluar las ventajas y desventajas de cada una.

A comparison of three control strategies designed for a dual active bridges converter that is used to adapt voltage levels between two feeders of a direct current microgrid is presented in this paper. The control strategies are designed with the objective of regulating the voltage in one of the feeders of the microgrid, and at the same time, maintaining the average value of the primary and secondary currents of the high frequency transformer at zero, with the objective of avoiding its magnetic saturation due to unbalance conditions in the active bridges of the converter. Because the converter with dual active bridges has two direct current stages and one alternating current stage, the generalized state space averaged modeling strategy is used, with the objective of including the dynamic behavior of the direct current and alternating current variables. Based on the obtained mathematical model, three control strategies are designed, and the performance of each one is verified through simulation and experimental results. Finally, the proposed strategies are compared with the purpose of evaluating the advantages and disadvantages of each one.