Control Predictivo de Horizonte Largo para Convertidores Modulares Multinivel en Aplicaciones de Accionamiento y Transmisión de Energía

El proyecto de investigación se centra en desarrollar e implementar estrategias de Control Predictivo de Conjunto Continuo con Horizonte Largo (Long-Horizon CCS-MPC) para Convertidores Modulares Multinivel en Cascada (MMCCs), con énfasis en topologías Hexverter y su extensión a Convertidores Modular Multinivel (M2C), Convertidores Modular Matricial Multinivel (M3C) y otras configuraciones modulares. A diferencia del control predictivo convencional con horizonte de predicción unitario, el horizonte largo permite anticipar el comportamiento del sistema en múltiples pasos futuros, optimizando simultáneamente la respuesta dinámica, la utilización de corriente y tensión, y minimizando corrientes circulantes y tensión de modo común. Este proyecto representa una continuación natural de investigaciones previas, avanzando desde la validación por simulación hacia la implementación y validación experimental. Los algoritmos propuestos abordarán el compromiso fundamental entre longitud del horizonte de predicción, carga computacional y mejora en el desempeño. Se evaluarán sistemáticamente horizontes de predicción de diferentes longitudes (desde 1 hasta N pasos) para cuantificar las mejoras en términos de tiempo de establecimiento, sobrepaso, error en estado estacionario, y supresión de corrientes circulantes, frente al incremento en el tiempo de cómputo requerido. Las aplicaciones contempladas incluyen accionamientos de máquinas eléctricas y sistemas de transmisión de energía, donde la mejora en el desempeño dinámico es crítica.
El proyecto contempla el desarrollo de una plataforma Hardware-in-the-Loop (HIL) para validación experimental, la cual será construida mediante recursos de este proyecto y equipo de la Escuela de Ingeniería Mecatrónica. Esta infraestructura permitirá evaluar los algoritmos en condiciones realistas sin los riesgos asociados con prototipos de alta potencia, representando un avance significativo respecto al trabajo previo basado únicamente en simulación y acercando la investigación a implementaciones industriales reales. El proyecto incluye colaboración con investigadores de universidades chilenas con amplia experiencia en control de convertidores de potencia, fortaleciendo la calidad y el impacto de los resultados.

Desarrollar un esquema de Control Predictivo de Conjunto Continuo con horizonte extendido (Long-Horizon CCS-MPC) para convertidores modulares multinivel, con énfasis inicial en la topología Hexverter, y demostrar su viabilidad en tiempo real mediante una plataforma Hardware-in-the-Loop.

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