Sub-Module Voltage Estimation of Modular Multilevel Converter in PV Applications Using a Sliding Mode Observer

Resumen

Este artículo presenta un Observador de Modo Deslizante (SMO, por sus siglas en inglés) para la estimación de los voltajes de los submódulos (SM) en Convertidores Modulares Multinivel (MMC) utilizados en aplicaciones fotovoltaicas (PV). Los MMC son ampliamente preferidos en aplicaciones de media y alta tensión debido a su modularidad y escalabilidad. Sin embargo, los métodos tradicionales de medición de voltaje requieren numerosos sensores, lo que incrementa la complejidad del sistema, el costo y la susceptibilidad a fallos en los sensores. El SMO propuesto ofrece una alternativa robusta, proporcionando una estimación precisa del voltaje a pesar de las variaciones de los parámetros y las perturbaciones externas. Se demuestra el diseño e implementación del SMO, junto con su integración en la estrategia de control del MMC. El rendimiento del observador se valida a través de simulaciones y resultados obtenidos en Matlab, los cuales demuestran una estimación efectiva del voltaje en diferentes condiciones de operación. Este método mejora el balanceo de voltaje de los capacitores de los submódulos, optimiza el funcionamiento confiable de los MMC en aplicaciones PV y reduce los costos.