Equivalent linearized analytical models for the modular multilevel converter

Abstract

O Conversor Multinível Modular (MMC) vem desempenhando um papel importante na modernização dos sistemas de potência como um componente de HVDCs, FACTs e em muitas outras aplicações. Devido à sua topologia, o MMC apresenta um comportamento singular, mesmo em relação a outros conversores multiníveis cc/ca, exigindo o desenvolvimento de modelos matemáticos para representá-lo em diferentes análises. Grande destaque tem sido dado ao desenvolvimento de modelos analíticos que além de reduzirem o custo computacional em simulações, também permitem analisar a estabilidade do conversor e auxiliam no desenvolvimento de técnicas de controle. Tendo em vista este contexto, esta tese tem como objetivo propor modelos linearizados no domínio da frequência para o MMC, considerando diferentes modos de controle e implementações. Particularmente, os modelos para o MMC controlado por laço duplo de corrente / tensão em referenciais estáticos e síncronos constituem as principais contribuições deste trabalho devido ao grau de novidade deste modo de controle para conversores de alta potência e alta tensão. É mostrado que os modelos desenvolvidos descrevem com precisão o comportamento dinâmico do conversor, sendo adequados para análises transitórias e de estabilidade. Também são apresentados na tese ações de controle para melhorar o desempenho do MMC operando em condições distorcidas, entre as quais está o uso de controladores feed-forward para produzir admitâncias e impedâncias virtuais. Nesse sentido, os controladores feed-forward são derivados e os modelos analíticos atualizados para incluir esses elementos virtuais.