Este trabajo está dividido en dos partes. En la primera se presentan y proponen observadores y estimadores para señales sinusoidales de frecuencia desconocida pensados para aplicaciones de sincronización con la red eléctrica. En la segunda se presentan y proponen controladores de corriente para el Convertidor Fuente de Tensión (Voltage Source Con- verter ) (VSC), capaces de inyectar una corriente sinusoidal con bajo nivel de distorsión en fase con la componente fundamental de la tensión de la red, los cuales cuentan con adaptacion en frecuencia y pueden prescindir del sensor de tensión de red. Todos los esquemas son analizados desde un punto de vista teórico y las conclusiones obtenidas de este análisis son validadas mediante simulaciones, y en algu-nos casos mediante resultados experimentales. Los algoritmos implementados experimentalmente son optimizados para lograr buena performance con un bajo costo computacional, lo que permite su implementación en procesadores de bajo costo. La obtención de estos resultados experimentales fue posible gracias al diseño y construcción de un prototipo industrial de Sistema de Generación Distribuida de Potencia (Distributed Power Generation System) (DPGS), el cual se muestra también en este trabajo. / This work is divided in two parts. Part I analyzes and proposes estimators and observers of sinusoidal signals with an unknown frequency for the purpose of synchronizing DPGS to the power grid. Part II analyzes and proposes current controllers for the VSC capable of injecting low distortion sinusoidal currents in phase with the fundamental component of the grid voltage. Some of these are frequency adaptive and can be made grid voltage sensorless. All the schemes are analyzed from a theoreti-cal viewpoint and the conclusions drawn from these analysis are validated through simulations, and in some cases through experimental results. The experi-mentally implemented algorithms are optimized to achieve a good performance with low computational burden, which makes them suitable for implementation in low cost pro-cessors. The obtention of these experimental results was possible thanks to the design and construction of a DPGS industrial prototype, which is also shown in this work.

Los sistemas de conversión conectados en paralelo constituyen una solución interesante al problema de proporcionar una tensión regulada a una carga que demanda corrientes elevadas, pues la paralelización de convertidores permite distribuir la corriente entre los diversos módulos, reduciendo el estrés sobre los interruptores y mejorando la fiabilidad del sistema. En sistemas multimodulares de convertidores se necesita normalmente un esquema de control modo corriente, como el control modo corriente media (ACC en inglés), que asegure una correcta compartición de corriente entre los distintos módulos. Con este tipo de control, las características dinámicas del lazo de control dependen considerablemente de las condiciones de línea y carga, así como del número de módulos conectados en paralelo. En esta tesis se han aplicado dos técnicas diferentes de control robusto basado en modelo de referencia (RMF en inglés) a sistemas de conversión en paralelo con el fin de mejorar la robustez del control ACC convencional. El trabajo realizado puede dividirse en tres grandes bloques: En primer lugar, se ha presentado un esquema de control RMF paso-alto que ha sido aplicado al lazo de tensión de un convertidor DC-DC multimodular tipo Buck. El esquema de control propuesto añade un lazo interno adicional a los lazos de corriente y de tensión del control ACC convencional, reduciendo la sensibilidad del lazo externo de tensión frente a los parámetros variables de la etapa de potencia: número de módulos, tensión de entrada, carga y tolerancias de los componentes. Además, el lazo mejora considerablemente el rechazo de perturbaciones del convertidor, esto es, impedancia de salida y audiosusceptibilidad en lazo cerrado, en baja frecuencia si se compara con el control ACC convencional. La principal limitación de este esquema de control es que su funcionamiento está limitado por el rizado de conmutación presente en la tensión de salida, dado que se utiliza un regulador auxiliar...... / Pascual Molto, M. (2008). Técnicas de control robusto basado en modelo de referencia aplicadas a sistemas modulares de alimentación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1981

[EN] The bidirectional DC-DC converters are being used more frequently in electric power systems. Bidirectional converters allows the incorporation of alternative and renewable energy sources at different voltage levels, by means of new power systems architectures now distributed not only centralized. The converters control is defined by function within the system, especially when there are large differences in voltage levels. It is desirable that the converter provide galvanic isolation, control current and / or voltage at one or both buses, and in some cases provide multi-port bidirectional conversion. One of the topologies with high power density is the single phase Dual Active Bridge (DAB). This thesis presents a study of a single phase DAB phase shifting controlled to meet the requirements of a bidirectional DC-DC converter for storage, parallel operation capability, high power density and fast dynamic response. The modularity of the DAB and the parallel operation arises from the conception of a control loop of Average Current Control (ACC), a double loop that controls the voltage and current of the high voltage side or controls the current and voltage at low voltage side. The dynamic response of a DAB to load steps are improved by means of a feedforward technique based on load current, an additional load-current feedforward control loop. An analytical study of the load-current feed-forward on DAB is presented and validated by means of both simulations and experimental results. The DAB topology exhibits a high input and output AC current ripple, especially at low voltage side. This thesis studies parallel connection by interleaving an average current control, based on two or more modules DAB operated synchronously but shifted in phase, in order to reduce the AC current and the capacitors size. The design has been validated by means of the implementation and testing on a 1 kW DAB converter at a switching frequency of 100 kHz. / [ES] Los convertidores DC-DC bidireccionales se están utilizando con mayor frecuencia en los sistemas de potencia eléctrica. Sus características permiten la incorporación de fuentes de energías alternativas y renovables de diferentes niveles de tensión, así como la propuesta de nuevas arquitecturas ahora distribuidas y no sólo centralizadas en los sistemas de potencia. El control de estos convertidores se realiza según su función dentro del sistema, en especial cuando hay grandes diferencias en los niveles de tensión. Es deseable que el convertidor ofrezca aislamiento galvánico, pueda tener funciones de control de corriente y/o de tensión en uno o en ambos puertos de conexión, y otros incluso tener más de dos puertos de intercambio de potencia eléctrica. Una de las topologías que ofrece la mejor densidad de potencia es la versión monofásica del puente activo dual DAB, de sus siglas del inglés "Dual Active Bridge". Se estudia en esta tesis doctoral un DAB monofásico con control por desplazamiento de fase para satisfacer los requerimientos de un convertidor DC-DC bidireccional con fines de almacenamiento, capacidad de operación en paralelo, alta densidad de potencia y rápida respuesta dinámica. La modularidad del DAB para operación en paralelo se plantea desde la concepción de un lazo de control de la corriente promedio ACC (Average Current Control), un lazo doble que controla la tensión y la corriente del lado de alta tensión ó controla la corriente y la tensión del lado de baja tensión. Para mejorar la dinámica del DAB se incluyó el análisis de una técnica de prealimentación basada en la inyección de la corriente de carga, load current feedforward. Esta mejora brinda una respuesta rápida ante variaciones de la carga. Un inconveniente que presenta el DAB por desplazamiento de fase es el alto rizado en las corrientes en los puertos de entrada y salida, especialmente en el lado de baja tensión. Se estudia para reducir este rizado el interleaving (entrelazado) con control de corriente media, basado en la conexión de dos o más módulos DAB en paralelo con disparos desfasados, logrando reducir el tamaño de los filtros. El diseño se ha validado mediante la construcción y experimentación en dos prototipos de potencia nominal de 1 kW con una frecuencia de conmutación de 100 kHz. / [CA] Els convertidors DC/DC bidireccionals s'estan emprant amb major freqüència en els sistemes de potencia elèctrica. Les seues característiques permeten la incorporació de fonts d'energia alternatives i renovables de diferents nivells de tensió. També es permet la implementació en els sistemes de potència de les noves arquitectures distribuïdes i no només arquitectures centralitzades. El control d'aquests convertidors es realitza segons la seua funció dins del sistema, especialment quan hi ha grans diferències en els nivells de tensió. Es desitjable que el convertidor oferisca aïllament galvànic. A més pot tindre funcions de control de corrent i/o de tensió en un o ambdós ports de connexió. Altres convertidors poden tindre més de dos ports d'intercanvi de potència. Una de les topologies que proporciona la millor densitat de potència es la versió monofàsica del pont actiu dual DAB, de les seues sigles en anglès Dual Active Bridge. S'estudia en esta tesi doctoral un DAB monofàsic amb control per desplaçament de la fase per satisfer els requeriments d'un convertidor DC-DC bidireccional amb fins de emmagatzemament, capacitat d'operació en paral·lel, alta densitat de potència i ràpida resposta dinàmica. La modularitat del DAB per l'operació en paral·lel es planteja des de la concepció d'un llaç de control de la corrent mitjana ACC (Average Current Control), un llaç doble que controla la tensió i la corrent del costat d'alta tensió o controla la corrent i la tensió del costat de baixa tensió. Per millorar la dinàmica del DAB es va incloure l'anàlisi dúna tècnicade prealimentació basada en la injecció de la corrent de càrrega, LCFF (Load Current FeedForward). Esta millora brinda una resposta ràpida davant de variacions de la càrrega. Un inconvenient que presenta el DAB amb control per desplaçament de fase es l'alt arrissat de les corrents en els ports déntrada i eixida, especialment al costat de baixa tensió S'estudia per a reduir este arrissat l'entrellaçat (interleaving) de les corrents d'eixida amb la connexió dos o més modules DAB en paral·lel, aconseguint reduir la mida dels filtres. El disseny s'ha validat mitjançant la construcció i l'experimentació en dos prototips de potència nominal de 1 kW amb una freqüència de commutació de 100 kHz. / Guacaneme Moreno, JA. (2016). Control de puentes activos duales (DABs) en sistemas bidireccionales de alimentación con alta densidad de potencia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61627

Esta tesis doctoral trata acerca de los sistemas de compensación activos de conexión en paralelo utilizados para la mejora de la calidad del suministro eléctrico, y de la eficiencia energética en las redes eléctricas de distribución y en las instalaciones, a cuatro hilos. En la presente tesis se desarrolla un nuevo filtro o compensador activo de potencia con la capacidad de seleccionar los fenómenos a compensar, incluyéndose además algunas propuestas que, aplicadas a estos sistemas de compensación, permiten mejorar las prestaciones finales obtenidas. Se presentan las estrategias de compensación global más utilizadas en compensadores activos y se propone un método de compensación global basado en la norma IEEE Std. 1459-2000. Se realiza un estudio comparativo de las diferentes estrategias de compensación global. Para la obtención de un compensador selectivo, se proponen dos métodos diferentes para la descomposición de las corrientes de carga y la obtención de las corrientes de compensación. El primer método está basado en la utilización de las conductancias por fase y la conductancia equivalente del sistema trifásico. El segundo se basa en la descomposición de potencias propuesta en la IEEE Std. 1459-2000. Se presenta un análisis de cada uno de los métodos propuestos. Se presenta el análisis del sistema completo para la implementación del compensador selectivo propuesto. El sistema de control incluye, la utilización de la técnica de la ventana deslizante para la obtención de las corrientes de referencia, el desarrollo de un regulador de corriente de bajo coste computacional, el diseño del regulador para el control del bus dc y el desarrollo de un nuevo modulador vectorial tridimensional 3D-3B SVPWM. Finalmente, se presentan los resultados de simulación y experimentales del sistema de compensación diseñado, para diferentes tipos de cargas y condiciones de alimentación. Parte de estos resultados han sido presentados, entre otras, en las siguientes publicaciones: " S. O / Orts Grau, S. (2008). Sistema de compensación mediante filtro activo de potencia con sistema de obtención de las corrientes de referencia selectivo utilizando control 3D-3B SVPWM de la etapa de potencia. Aplicación a sistemas industriales a 4 hilos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3797