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Modulador simple con control del equilibrio de tensiones para un convertidor hibrido ANPC+ Flying-capacitor de cinco niveles

Abstract

El convertidor híbrido basado en una celda active neutral-point-clamped conectada en serie con celdas con condensadores flotantes es una topología multinivel reciente con propiedades interesantes como una tensión de salida de alta calidad y una fácil extensión para lograr un elevado número de niveles con un reducido número de dispositivos de potencia. Este trabajo se centra en la introducción de un modulador monofásico simple para el convertidor hibrido de cinco niveles. El control de la tensión de los condensadores flotantes del convertidor se realiza mediante una técnica de control que aprovecha el gran número de estados de conmutación redundantes presentes en la topología. Utilizando esta técnica de modulación, la tensión de los condensadores del dc-link y las tensiones de los condensadores flotantes se controlan a sus valores deseados. Los resultados de la simulación muestran el buen desempeño del control de las tensiones obteniendo simultáneamente buenos resultados en cuanto a la calidad de las tensiones y corrientes de salida.

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Modulador simple con control del equilibrio de tensiones para un convertidor hibrido ANPC+ Flying-capacitor de cinco niveles

Author: Kouro, Samir; Wu, B.; León Galván, José Ignacio; García Franquelo, Leopoldo; Vázquez Pérez, Sergio
Year: 2011
Source: https://idus.us.es/bitstreams/095839c6-8619-443f-88a1-6c3510cbe4e1/download
Modulado Simple con Con ol del Equilib io de
Tensiones pa a un Con e ido H´
ıb ido ANPC +
Flying-capaci o de Cinco Ni eles
Jose I. Leon*, Leopoldo G. F anquelo*, Sami Kou o+, Bin Wu+and Se gio Vazquez*
* Elec onic Enginee ing Depa men
Uni e si y o Se ille
Se ille, Spain 41092
Email: [email p o ec ed]
+ Depa men o Elec ical and Compu e Enginee ing
Rye son Uni e si y
To on o, Canada
Email: [email p o ec ed]
Abs ac —El con e ido h´
ıb ido basado en una celda ac i e-
neu al-poin -clamped conec ada en se ie con celdas con con-
densado es lo an es es una opolog´
ıa mul ini el ecien e con
p opiedades in e esan es como una ensi´
on de salida de al a
calidad y una ´
acil ex ensi´
on pa a log a un ele ado n´
ume o de
ni eles con un educido n´
ume o de disposi i os de po encia. Es e
abajo se cen a en la in oducci´
on de un modulado mono ´
asico
simple pa a el con e ido h´
ıb ido de cinco ni eles. El con ol
de la ensi´
on de los condensado es lo an es del con e ido se
ealiza median e una ´
ecnica de con ol que ap o echa el g an
n´
ume o de es ados de conmu aci´
on edundan es p esen es en la
opolog´
ıa. U ilizando es a ´
ecnica de modulaci´
on, la ensi´
on de los
condensado es del dc-link y las ensiones de los condensado es
lo an es se con olan a sus alo es deseados. Los esul ados
de la simulaci´
on mues an el buen desempe˜
no del con ol de
la ensiones ob eniendo simul ´
aneamen e buenos esul ados en
cuan o a la calidad de las ensiones y co ien es de salida.
I. INTRODUCCI ´
ON
Los con e ido es mul ini el se han con e ido en una
soluci´
on muy a ac i a pa a di e sas aplicaciones indus iales,
ales como bombas, en ilado es, g andes cin as anspo ado-
as, sis emas HVDC, con e ido es de ansmisi´
on di ec a de
la ene g´
ıa e´
olica y sis emas de p opulsi´
on de buques, en e
o os. Desde que nacie on en las ´
ul imas d´
ecadas del siglo
XX, paso a paso sus p oblemas asociados se han supe ado.
En la ac ualidad, la minimizaci´
on de las p´
e didas de po encia,
el equilib io de los condensado es del dc-link, la complejidad
de los m´
e odos de modulaci´
on y el dise˜
no de es a egias de
con ol e icien es han llegado a la madu ez al menos pa a
con e ido es de es ni eles. De es a mane a, en la ´
ul ima
d´
ecada se pueden encon a en el me cado un g an n´
ume o de
p oduc os come ciales con opolog´
ıas neu al-poin -clamped
(NPC), condensado lo an e (FC) y cascada (CHB) [1]–[3].
Es e hecho mues a el ´
exi o ac ual y u u o de los con e ido es
mul ini el pa a una amplia gama de aplicaciones de media
ensi´
on y al a po encia.
En e los con e ido es mul ini el, el con e ido NPC de
es ni eles es hoy en d´
ıa la opolog´
ıa m´
as come cializada
0
S2
V a
a
C
a
S3
S1S1
S1S1
S1S1
VC1C1
C2
Celda Flying-capaci o
3 Ni eles ANPC
ia
VC2
S1S1
S2S3
Fig. 1. Topolog´
ıa H´
ıb ida ANPC o mada po la conexi´
on en se ie de un
con e ido ANPC de es ni eles y una celda de po encia con opolog´
ıa de
condensado lo an e. Es a es una opolog´
ıa de cinco ni eles si VC1=VC2=Vdc
yV a=Vdc/2.
en odo el mundo alcanzando una po encia nominal de has a
44 MVA [1]. Uno de los p oblemas de es a opolog´
ıa es la
dis ibuci´
on desigual de p´
e didas de los semiconduc o es de
po encia. Es e ema ha sido ampliamen e es udiado en los
´
ul imos a˜
nos y ha sido esuel o g acias a la in oducci´
on de la
opolog´
ıa ac i e-neu al-poin -clamped de es ni eles (ANPC)
donde se u ilizan semiconduc o es de po encia en luga de
diodos de ijaci´
on [4]. La opolog´
ıa ANPC ha sido aplicada
po ABB como un powe elec onic building block (PEBB)
pa a cons ui con e ido es de al a ensi´
on con IGCTs como
semiconduc o es de po encia [5].
La ex ensi´
on del con e ido ANPC con el in de log a una
mayo n´
ume o de ni eles se puede lle a a cabo con acilidad.
Al igual que en el caso de es ni eles, el con e ido ANPC de
TABLE I
ESTADOS DE CONMUTACI ´
ON DEL CONVERTIDOR H´
IBRIDO DE CINCO NIVELES BASADO EN ACTIVE-NPC YFLYING-CAPACITOR.
S1S2S3Tensi ´
on de ase a
Tensi ´
on de ase aIn luencia en V a In luencia en VC1In luencia en VC2
si VC1=VC2=2V a=Vdc si ia>0si ia>0si ia>0
000 −VC2−Vdc − − −
001 V a −VC2−Vdc/2↓ − −
010 −V a −Vdc/2↑ ↑ ↓
011 0 0 − ↑ ↓
100 0 0 − ↑ ↓
101 V a Vdc/2↓ ↑ ↓
110 VC1−V a Vdc/2↑ − −
111 VC1Vdc − − −
N ni eles iene la misma es uc u a que la del con e ido NPC
de N ni eles, pe o se u ilizan semiconduc o es de po encia en
luga de los diodos de ijaci´
on [6]. Sin emba go, un con e ido
ANPC de N ni eles iene los mismos incon enien es que el
con e ido NPC de N ni eles en cuan o al con ol de la
ensi´
on de los condensado es del dc-link y a un al o n´
ume o de
disposi i os de po encia. Recien emen e, ha sido in oducido
un nue o con e ido h´
ıb ido basado en una opolog´
ıa ANPC
con celdas de opolog´
ıa de condensado lo an e pa a supe a
los p oblemas de la opolog´
ıa con encional ANPC [7]. Es e
a ´
ıculo es udia el uncionamien o de es e con e ido h´
ıb ido.
II. ELCONVERTIDOR H´
IBRIDO ANPC+FLYING
CAPACITOR
El con e ido h´
ıb ido ANPC con celdas de condensado
lo an e es ´
a o mado po la conexi´
on en se ie de un con-
e ido ANPC de es ni eles y celdas con opolog´
ıa de
condensado lo an e. A modo de ejemplo, el con e ido
mono ´
asico ANPC con una celda de condensado lo an e
se mues a en la igu a 1. Se puede obse a en la igu a 1
que odos los semiconduc o es de po encia de la opolog´
ıa
deben bloquea la misma ensi´
on. Los posibles es ados de
conmu aci´
on de es a opolog´
ıa se mues an en la Tabla I.
Es e con e ido se denomina de cinco ni eles h´
ıb ido ANPC
(5L-ANPC), ya que log a cinco ni eles de ensi´
on de salida
sim´
e icos si VC1=VC2=Vdc y la ensi´
on del condensado
lo an e V a es igual a Vdc/2 al como se puede obse a en la
abla I. Aunque la opolog´
ıa 5L-ANPC es ecien e, ABB ya la
ha come cializado como una opolog´
ıa de media ensi´
on back-
o-back (400 kVA-1000 kVA) en el equipo llamado ACS2000
y que puede se u ilizado pa a aplicaciones ales como bombas,
en ilado es, cin as anspo ado es, mezclado as, comp eso es
y molinos [5]. Recien emen e, la opolog´
ıa 5L-ANPC ha sido
p opues a pa a aplicaciones de ene g´
ıa e´
olica abajando como
un in e so de 6 MVA conec ado a un ec i icado de es
ni eles ipo ANPC [8].
III. T´
ECNICAS DE MODULACI ´
ON T´
IPICAS PARA EL
CONVERTIDOR 5L-ANPC
Tal como se puede obse a en la abla I, hay a ios
es ados de conmu aci´
on que ob ienen la misma ensi´
on de
salida y a ec an a la ensi´
on del condensado lo an e en
sen ido opues o. An e io es publicaciones han demos ado que
el con ol de la ensi´
on del condensado lo an e de la opolog´
ıa
5L-ANPC se puede log a median e la elecci´
on adecuada
de los es ados edundan es en la secuencia de conmu aci´
on.
Recien emen e, una ´
ecnica de modulaci´
on ipo space ec o
se ha aplicado a un con e ido i ´
asico 5L-ANPC pa a el
lado del ec i icado de una opolog´
ıa en con igu aci´
on back-
o-back [9]. La egi´
on de con ol del con e ido es el ´
ıpico
hex´
agono ep esen ado en los ejes al a-be a o mado po los
es ados de conmu aci´
on. La secuencia de conmu aci´
on y los
iempos de cada uno de los es ados se de e minan con los es
ec o es m´
as ce canos al ec o de e e encia. Sin emba go,
pa a un sis ema de i ´
asico, el ni el de la lexibilidad y la
complejidad de es a ´
ecnica de modulaci´
on space ec o es
signi ica i o debido al ele ado n´
ume o de posibles ec o es y
sus edundan es p esen es en la modulaci´
on.
Po o a pa e, se han in oducido a ias ´
ecnicas PWM
basadas en m´
ul iples po ado as pa a se aplicadas al con-
e ido h´
ıb ido ANPC con celdas de condensado lo an e.
Las ´
ecnicas PWM con m´
ul iples po ado as son de ipo
le el-shi ed [8] ´
o de ipo phase-shi ed [10]. Especialmen e
in e esan e es la ´
ecnica phase-shi ed que aplica las po ado as
iangula es de o ma simila al caso del con e ido mul ini el
en cascada. El e ec o del desplazamien o de ase de las
po ado as conlle a un equilib io na u al de la ensi´
on de
los condensado es lo an es pe o pe diendo espues a din´
amica
cuando se p esen a un cambio de ca ga impo an e. Es e mismo
en´
omeno ambi´
en apa ece en los con e ido es mul ini el de
ipo condensado lo an e con encionales.
La edundancia de los es ados de conmu aci´
on ambi´
en ha
sido u ilizada pa a la in oducci´
on de o as ´
ecnicas de modu-
laci´
on p e-p og amadas, ales como la eliminaci´
on selec i a
de a m´
onicos (SHE). En es e caso, las conmu aciones del
con e ido se de e minan a p io i con el in de elimina la
dis o si´
on a m´
onica de algunos a m´
onicos de bajo o den. Los
ni eles de ensi´
on que se deben gene a po el con e ido
se ob ienen inalmen e g acias a la elecci´
on cuidadosa del
mejo es ado de conmu aci´
on pa a log a el con ol de la
ensi´
on del condensado lo an e [11]–[13]. Una ´
ecnica simila
se ha in oducido ambi´
en pa a educi online al m´
ınimo la
dis o si´
on a m´
onica o al (THD) [14].
IV. MODULADOR PROPUESTO PARA EL CONVERTIDOR
MONOF ´
ASICO 5L-ANPC
En es e a ´
ıculo, se p opone una ´
ecnica de modulaci´
on
simple eniendo en cuen a el concep o de modulaci´
on in-
oducido en [15] denominado 1DM . La ´
ecnica 1DM se
puede aplica a cualquie con e ido mul ini el mono ´
asico y
s´
olo las se˜
nales de dispa o inales depende ´
an de la opolog´
ıa
de con e ido mul ini el. La ´
ecnica 1DM se basa en la
gene aci´
on de la ensi´
on de e e encia como la media de los
ni eles de ensi´
on m´
as ce canos. El p oblema de la modulaci´
on
mono ´
asica se educe a c´
alculos muy simples de e minando de
una o ma sencilla la secuencia de conmu aci´
on ( o mada po
dos es ados de conmu aci´
on) y los co espondien es iempos
de conmu aci´
on. El modulado 1DM s´
olo de e mina los ni eles
de ensi´
on de salida que se deben u iliza pa a gene a la
ensi´
on de ase con baja dis o si´
on. Sin emba go, no incluye
ning´
un obje i o de con ol adicional ales como el equilib ado
de la ensi´
on del dc-link, la minimizaci´
on de las p´
e didas
de po encia, e c. De es a o ma, el modulado 1DM pod ´
ıa
necesi a de un p ocesado auxilia pos e io si o os obje i os
adicionales han de log a se. Es e concep o se mues a en la
igu a 2 donde es ´
a ep esen ado el diag ama ´
ıpico de un
con olado mas un modulado pa a cualquie con e ido de
po encia.
En es e a ´
ıculo, se a˜
nade un con olado adicional a la
´
ecnica de modulaci´
on 1DM a in de equilib a la ensi´
on
del condensado lo an e del con e ido 5L-ANPC. Como se
puede obse a en la Tabla I, siemp e hay un es ado en la se-
cuencia de conmu aci´
on que iende a equilib a el condensado
lo an e del con e ido . Es e algo i mo de con ol adicional
pa a consegui el equilib ado del condensado lo an e se
basa en elegi el es ado de conmu aci´
on edundan e adecuado
eniendo en cuen a los alo es ins an ´
aneos de la di ecci´
on de
la co ien e de ase y alo del desequilib io del condensado
lo an e.
U ilizando el modulado p opues o, se ealiza un m´
aximo
de una sola conmu aci´
on du an e el iempo de mues eo Tsen
cada pa eja de semiconduc o es de po encia comandados po
las a iables S1,S2yS3. El diag ama de lujo del modulado
pa a el con e ido mono ´
asico 5L-ANPC se mues a en la
igu a 3. El cos e compu acional de la ´
ecnica de modu-
laci´
on p opues a es muy baja ya que s´
olo implica exp esiones
ma em´
a icas simples. En el diag ama de lujo, la a iable s
oma alo es ±1, ya que se de ine como
s=sign(V e ).(1)
En el diag ama de lujo ep esen ado en la igu a 3, la a i-
able de conmu aci´
on Si(i= 1,2,3) oma el alo Si1du an e
1/2,Si2en 1− 1y inalmen e o a ez Si1du an e 1/2. La
se˜
nal de conmu aci´
on S1se gene a po simple compa aci´
on
con ce o de la ensi´
on de e e encia de la ase V e . Po
lo an o, el modulado ue za una ecuencia de conmu aci´
on
undamen al en los semiconduc o es de po encia comandados
po S1conlle ando a una educci´
on de las p´
e didas de
S22=S32=(1+s)/2
1=2(Vdc-|V e |)/Vdc
NOSI
|V e |>Vdc/2
V 1>Vdc/2
i>0i>0
S21=1
S31=0
NOSI
NO
S21=0
S31=1
SI
SI NO
S21=S31=(1-s)/2
1=1-2|V e |/Vdc
NOSI
V 1>Vdc/2
i>0i>0
S21=1
S31=0
NO
S21=0
S31=1
SI
SI NO
S11=S12=1
V e >0
NOSI
S11=S12=0
Fig. 3. Diag ama de lujo del modulado mono ´
asico pa a el con e ido
5L-ANPC con con ol de la ensi´
on del condensado lo an e.
conmu aci´
on del sis ema. Es a educci´
on es debida al hecho
de que S1es la se˜
nal de la pue a de ocho semiconduc o es,
mien as que S2yS3comandan el es ado de una pa eja de
ellos espec i amen e.
V. RESULTADOS DEL MODULADOR PARA EL
CONVERTIDOR MONOF ´
ASICO 5L-ANPC
El modulado p opues o se ha aplicado a la opolog´
ıa 5L-
ANPC donde los condensado es del dc-link C1yC2son
iguales a 7 mF, el condensado lo an e C a es igual a 2 mF
y la ensi´
on o al del dc-link 2Vdc es igual a 3000 ol ios
y se man iene cons an e g acias a una uen e de ensi´
on.
El condensado lo an e es ´
a inicialmen e desca gado y su
ensi´
on deseada es igual a 750 ol ios. El con e ido 5L-
ANPC es ´
a conec ado a una ca ga esis i a-induc i a o mada
po la conexi´
on en se ie de R=10Ωy L=3mH. La ensi´
on
de e e encia V e es una ensi´
on sinusoidal pu a con una
ampli ud igual a 1500 ol ios. La ecuencia de mues eo s
del modulado es igual a 800 Hz.
El diag ama de lujo ep esen ado en la igu a 3 ha sido
aplicado al con e ido 5L-ANPC mono ´
asico y los esul ados
ob enidos son ep esen an en la igu a 4 donde es ´
an p esen es
la ensi´
on de ase a, la co ien e de ase ia, la ensi´
on del
condensado lo an e V a y la mi ad de la ensi´
on del dc-
link VC1. Im´
agenes de alladas de la ensi´
on y la co ien e de
ase, la ensi´
on del condensado lo an e y la ensi´
on de uno
de los condensado es del dc-link en condiciones de ´
egimen
OBJETIVOS DE POST-PROCESADO
USANDO LA REDUNDANCIA
CARGA
CONVERTIDOR
DE POTENCIA
SECUENCIA
MEJORADA
OBJETIVOS DE CONTROL
- Seguimien o de co ien e
- Con ol de ensión del DC-link
.
.
.
SIMPLE
MODULADOR
(SVM SIN
REDUNDANCIA)
SECUENCIA
SIMPLE - Balanceo de ensiones DC
- Minimización de pé didas
- Eliminación de ensión modo-común
.
.
.
V
e
*SEÑALES DE DISPARO
GENERADOR DE
(DEPENDIENDO DE LA
TOPOLOGÍA)
CONMUTACIONES
Fig. 2. Diag ama gene al de con ol de un con e ido de po encia incluyendo el con olado , el modulado y los con olado es adicionales pa a la ob enci´
on
de los obje i os de con ol auxilia es
pe manen e se mues an en la igu a 5. Se puede obse a que
la ensi´
on del condensado lo an e alcanza su alo deseado,
mien as que la ensi´
on y co ien e de ase p esen an baja
dis o si´
on. La ecuencia de conmu aci´
on de semiconduc o es
de po encia comandados po S1es de 50Hz mien as que
el p omedio de la ecuencia de conmu aci´
on de aquellos
comandados po S2yS3es ap oximadamen e 675Hz.
Como se puede obse a en la igu a 4 y la igu a 5, las en-
siones de los condensado es del dc-link se equilib an de o ma
na u al po que la ensi´
on del condensado C1(VC1) oma un
alo ap oximado de 1500 ol ios (la mi ad de la ensi´
on del
dc-link). Es e en´
omeno puede explica se eniendo en cuen a
el expe imen o que se mues a en la igu a 6 y la igu a 7. En
es e nue o expe imen o, el con e ido de po encia inicia su
ope aci´
on con una si uaci´
on de desequilib io en el dc-link (VC1
yVC2son iguales a 1000 y 2000 ol ios espec i amen e). La
ensi´
on del condensado lo an e V a es de 750 ol ios que es
la ensi´
on deseada. En es e caso, los condensado es del dc-link
C1yC2son iguales a 2 mF y el condensado lo an e C a es
igual a 1 mF. La ca ga RL es R=10Ωy L=35mH. En la igu a
6, se puede obse a que el desequilib io en las ensiones del
dc-link disminuye alcanzando el pun o de ope aci´
on deseado
donde ambas ensiones de los condensado es del dc-link son
iguales a 1500 ol ios. Un de alle de las o mas de onda de
es e expe imen o se mues a en la igu a 7. Las a iables S1
yS2se incluyen en es a g ´
a ica ya que a ec an di ec amen e
a las ensiones del dc-link VC1yVC2.
Las ensiones de los condensado es del dc-link se equilib an
de o ma na u al po que el desequilib io de ensiones c ea un
o se en la ensi´
on de ase cuando se aplica el modulado
p opues o. Como se puede obse a en la pa e ampliada de
la igu a 7, el ni el de ensi´
on ce o no se gene a cuando el
dc-link no es ´
a equilib ado. Es e hecho gene a un o se en
la co ien e de ase que a ec a di ec amen e a las ensiones
de los condensado es del dc-link como se in odujo en la
abla I. De es a mane a, si la ensi´
on del dc-link VC1es
in e io a 1500 ol ios, un o se posi i o apa ece en la
ensi´
on y en la co ien e de ase. Es o, en p omedio, iende a
aumen a la ensi´
on del condensado C1 educiendo con ello
el desequilib io de la ensi´
on del dc-link.
VI. CONCLUSIONES
El con e ido ac i e-neu al-poin -clamped (ANPC) es ´
a
cen ando cada ez m´
as a enci´
on po pa e de la indus ia y
la academia. En es e a ´
ıculo, se ha es udiado una opolog´
ıa
h´
ıb ida de cinco ni eles ,llamada 5L-ANPC, o mada po la
0 0.05 0.1 0.15 0.2
1400
1500
1600
Tiempo (s)
0 0.05 0.1 0.15 0.2
0
250
500
750
1000
0 0.05 0.1 0.15 0.2
−200
0
200
0 0.05 0.1 0.15 0.2
−2000
0
2000
Tension [V] Tension [V] Tension [V] Co ien e [A]
a
i
a
V
a
V
C1
Fig. 4. Resul ados de la ´
ecnica de modulaci´
on p opues a aplicada al
con e ido mono ´
asico 5L-ANPC. De a iba a abajo: Tensi´
on de ase,
co ien e de ase, ensi´
on del condensado lo an e y ensi´
on de la pa e
supe io del dc-link.
0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2
1450
1500
1550
0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2
700
750
800
0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2
−200
0
200
0.13 0.14 0.15 0.16 0.17 0.18 0.19 0.2
−2000
0
2000
Tiempo (s)
Tension [V] Tension [V] Tension [V] Co ien e [A]
a
i
a
V
a
V
C1
Fig. 5. De alle de los esul ados de la ´
ecnica de modulaci´
on p opues a
aplicada al con e ido mono ´
asico 5L-ANPC. De a iba a abajo: Tensi´
on de
ase, co ien e de ase, ensi´
on del condensado lo an e y ensi´
on de la pa e
supe io del dc-link..
conexi´
on en se ie de un con e ido ANPC de es ni eles con
una celda de condensado lo an e. El obje i o de es e abajo
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
−2000
0
2000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
−200
0
200
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
0
1
2
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
1000
1500
2000
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
500
750
1000
Tiempo (s)
Tension [V] Va iablesTension [V] Co ien e [A] Tension [V]
a
i
a
V
C1
V
a
S
2
2S
1
de dispa o
Fig. 6. Resul ados de la ´
ecnica de modulaci´
on p opues a aplicada al con e ido mono ´
asico 5L-ANPC comenzando a pa i de una si uaci´
on de desequilib io
en el dc-link. De a iba a abajo: Tensi´
on de ase, co ien e de ase, a iables S1yS2, mi ad supe io de la ensi´
on del dc-link VC1y ensi´
on del condensado
lo an e.
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
−2000
0
2000
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
−200
0
200
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
0
1
2
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
1000
1200
1400
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
500
750
1000
Tiempo (s)
Tension [V] Va iables Tension [V] Co ien e [A] Tension [V]
a
i
a
S
2
2S
1
V
C1
V
a
de dispa o
Fig. 7. De alle de los esul ados de la ´
ecnica de modulaci´
on p opues a aplicada al con e ido mono ´
asico 5L-ANPC comenzando a pa i de una si uaci´
on
de desequilib io en el dc-link. De a iba a abajo: Tensi´
on de ase, co ien e de ase, a iables S1yS2, mi ad supe io de la ensi´
on del dc-link VC1y ensi´
on
del condensado lo an e.
es p esen a una ´
ecnica de modulaci´
on simple pa a ob ene
unas o mas de onda de salida con baja dis o si´
on y con con ol
del equilib io de ensiones del condensado lo an e y los con-
densado es del dc-link. El m´
e odo de modulaci´
on p opues o
se basa en un sencillo modulado mono ´
asico in oducido p e-
iamen e pa a se aplicado a o as opolog´
ıas de con e ido es
mul ini el. Se a˜
naden a es a ´
ecnica de modulaci´
on c´
alculos
auxilia es pa a log a el con ol de la ensi´
on del condensado
lo an e y las ensiones del dc-link. La ´
ecnica de modulaci´
on
esul an e iene muy bajo cos e compu acional incluyendo s´
olo
ecuaciones simples y compa aciones.
La aplicaci´
on de la es a egia de modulaci´
on p opues a al
con e ido 5L-ANPC mono ´
asico consigue ob ene el con ol
de la ensi´
on del condensado lo an e a su alo deseado,

que es del 25% de la ensi´
on o al del dc-link, con el in
de pa a gene a los cinco posibles ni eles de ensi´
on de la
opolog´
ıa dis ibuidos de o ma sim´
e ica. Es e con ol del
equilib io de ensi´
on se log a median e una adecuada se-
lecci´
on de las se˜
nales de conmu aci´
on del con e ido eniendo
en cuen a los alo es eales de la ensi´
on del condensado
lo an e y la co ien e de ase. Adem´
as, las ensiones de
los condensado es del dc-link se equilib an de o ma na u al
po el e ec o de compensaci´
on que p esen a el modulado si
apa ece un desequilib io de ensiones del dc-link. El m´
e odo
de modulaci´
on p opues o puede se aplicado con muy baja
ecuencia de conmu aci´
on. En los expe imen os p esen ados,
la ecuencia de mues eo del modulado es 800Hz con una
ecuencia de conmu aci´
on de los disposi i os de po encia de
675Hz ap oximadamen e (excep o los comandados po S1que
p esen an ecuencia de conmu aci´
on undamen al).
AGRADECIMIENTOS
Los au o es quisie an mos a su ag adecimien o a los
p oyec os PR2010-0162, Fondecy 1110783 y CCTVal
(N◦FB0821).
REFERENCES
[1] S. Kou o, M. Malinowski, K. Gopakuma , J. Pou, L.G. F anquelo,
B. Wu, J. Rod iguez, M. A. Pe ez and J. I. Leon, “Recen Ad ances
and Indus ial Applica ions o Mul ile el Con e e s,” IEEE T ans. Ind.
Elec on., ol. 57, no. 8, pp. 2553–2580, Aug. 2010.
[2] J. Rod iguez, L. G. F anquelo, S. Kou o, J. I. Leon, R. Po illo, M. M.
P a s and M. A. Pe ez, “Mul ile el Con e e s: An Enabling Technology
o High-Powe Applica ions,” P oceedings o he IEEE, ol. 97, no. 11,
pp. 1786–1817, No . 2009.
[3] L. G. F anquelo, J. Rod iguez, J. I. Leon, S. Kou o, R. Po illo and M.
M. P a s, “The age o mul ile el con e e s a i es,” IEEE Ind. Elec on.
Magazine, ol. 2, no. 2, pp. 28–39, Jun. 2008.
[4] T. B uckne , S. Be ne , and H. Guldne , “The ac i e NPC con e e and
i s loss-balancing con ol,” IEEE T ans. Ind. Elec on., ol. 52, no. 3,
pp. 855–868, June 2005.
[5] ABB, “New in e e modules o op imum pe o mance,” [Online].
A ailable: h p:// www.abb.com.
[6] S. Busque s-Monge and J. Nicolas-Ap uzzese, “An m-le el ac i e-
clamped con e e opology - Ope a ing p inciple,” in IEEE In e na ional
Symposium on Indus ial Elec onics (ISIE), pp. 3211–3217, 4-7 July.
2010, Ba i (I aly).
[7] P. Ba bosa, P. S eime , J. S einke, M. Winkelnkempe and N. Celano ic,
“Ac i e-neu al-poin -clamped (ANPC) mul ile el con e e echnol-
ogy,” in Eu opean Con e ence on Powe Elec onics and Applica ions
(EPE’05), pp. 1–10, 11-14 Sep . 2005, D esden (Ge many).
[8] M. Winkelnkempe , F. Wildne and P. K. S eime , “6 MVA i e-le el
hyb id con e e o windpowe ,” in 39 h IEEE Powe Elec onics
Specialis s Con e ence (PESC’08), pp. 4532–4538, 15-19 June 2008,
Rhodes (G eece).
[9] F. Kie e ndo , M. Basle , L. A. Se pa, J.-H. Fabian, A. Coccia, and G.
A. Scheue , “A new medium ol age d i e sys em based on ANPC-5L
echnology,” in IEEE In e na ional Con e ence on Indus ial Technology
(ICIT 2010), pp. 643–649, Ma ch 2010, Valpa aiso (Chile).
[10] S. R. Pulikan i, S. G. Kons an inou and V. G. Agelidis, “An n-le el
lying capaci o based ac i e neu al-poin -clamped con e e ,” in 2nd
IEEE In e na ional Symposium on Powe Elec onics o Dis ibu ed
Gene a ion Sys ems (PEDG), pp. 553–558, 16–18 June 2010, He ei
(China).
[11] S. R. Pulikan i and V. G. Agelidis, “Fi e-le el ac i e NPC con e e
opology: SHE-PWM con ol and ope a ion p inciples,” in Aus alasian
Uni e si ies Powe Enginee ing Con e ence (AUPEC), pp.1–5, 9–12
Dec. 2007, Pe h (Aus alia).
[12] S. R. Pulikan i and V. G. Agelidis, “Con ol o neu al poin and lying
capaci o ol ages in i e-le el SHE-PWM con olled ANPC con e e ,”
in 4 h IEEE Con e ence on Indus ial Elec onics and Applica ions
(ICIEA), pp. 172–177, 25–27 May 2009, Xi’an (China).
[13] J. Meili, S. Ponnalu i, L. Se pa, P. K. S eime and J. W. Kola ,
“Op imized Pulse Pa e ns o he 5-Le el ANPC Con e e o High
Speed High Powe Applica ions,” in IEEE 32nd Annual Con e ence on
Indus ial Elec onics (IECON), pp. 2587–2592, 6–10 No . 2006, Pa is
(F ance).
[14] Jun Li, Yu Liu, S. Bha acha ya and A. Q. Huang, “An op imum PWM
S a egy o 5-le el ac i e NPC (ANPC) con e e based on eal- ime
solu ion o THD minimiza ion,” in IEEE Ene gy Con e sion Cong ess
and Exposi ion (ECCE), pp. 1976–1982, 20–24 Sep . 2009, San Jose
(EEUU).
[15] J. I. Leon, R. Po illo, S. Vazquez, J. J. Padilla, L. G. F anquelo
and J. M. Ca asco, “Simple Uni ied App oach o De elop a Time
Domain Modula ion S a egy o Single-Phase Mul ile el Con e e s,”
IEEE T ans. Ind. Elec on., ol. 55, no. 9, pp. 3239–3248, Sep . 2008.
[16] J. I. Leon, S. Vazquez, J. A. Sanchez, R. Po illo, L. G. F anquelo,
J. M. Ca asco and E. Dominguez, “Con en ional Space-Vec o Mod-
ula ion Techniques Ve sus he Single-Phase Modula o o Mul ile el
Con e e s,” IEEE T ans. Ind. Elec on., ol. 57, no. 7, pp. 2473–2482,
July 2010.