Análisis y Diseño de Controladores de Tensión Para UPS Monofásicas Utilizando Controladores Clásicos. Juan Astrada #1 , Germán Oggier #2 y Guillermo García #2 # Grupo de Electrónica Aplicada (GEA), Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Río Cuarto Ruta Nacional #36 Km. 601, X5804BYA, Río Cuarto, Córdoba, Argentina. 1 FONCyT, 2 CONICET. 1 juan.astrada@gmail.com Abstract— This paper presents a methodology for the design of the control system of a single-phase inverter with a feedback of the output current inductor and capacitor voltage of the L-C filter is performed; using classical control tools. Limitations are studied in determining specifications to meet the requirements imposed by the standards IEC62040-3 and IEC61000-2-2. The limitations in determining the specifications and design of the control system are analysed based on the study of the output impedance of the inverter. Resumen— En este trabajo se analiza una metodología para el diseño del sistema de control de un inversor monofásico con realimentación de corriente de inductor y tensión de capacitor del filtro L-C de salida; utilizando herramientas del control clásico. Se estudian las limitaciones en la determinación de especificaciones para cumplir las exigencias impuestas por las normas IEC62040-3 e IEC61000-2-2. Las limitaciones en la determinación de las especificaciones y en el diseño del sistema de control, son analizadas en base al estudio de la impedancia de salida del inversor. I. INTRODUCCIÓN Los sistemas de alimentación ininterrumpida o UPS (Uninterruptible power supplies), son utilizados cuando el suministro de energía convencional no cumple con los requerimientos mínimos de calidad y disponibilidad de la energía eléctrica. Estos sistemas, proporcionan protección frente a variaciones de tensión y frecuencia en el suministro eléctrico, a través de convertidores estáticos de potencia CC-CA o inversores. Las UPS’s permiten asegurar un suministro de energía ininterrumpido a través de fuentes de alimentación de reserva y una determinada calidad de energía; conjuntamente con la capacidad de alimentar cargas lineales y no lineales [1]. Con este propósito, es necesario implementar estrategias de control de los convertidores estáticos de potencia, destinadas a limitar el contenido armónico THD (Total harmonic distortion) de la tensión de salida, tanto para cargas lineales como no lineales, obtener un buen seguimiento de la referencia y mejorar la respuesta dinámica frente a cambios de la corriente de carga. La impedancia de salida del inversor, juega un rol fundamental en el comportamiento dinámico de la UPS, en particular para cargas no lineales. Esta impedancia determina la función de rechazo a perturbaciones, lo cual establece el grado de insensibilidad de la UPS a obtener una tensión de salida con reducida THD. Existen diferentes estrategias de control destinadas a reducir la impedancia de salida y así lograr una tensión de salida con reducida distorsión armónica, por ejemplo en [2] se propone una estrategia de doble lazo de realimentación y múltiples controladores resonantes considerando el desempeño dinámico en base a la norma IEC62040-3 [3], en [4] y [5] se propone el uso de una referencia síncrona con el objeto de reducir el error de seguimiento de la referencia de tensión sinusoidal. En [6] se analiza la función de rechazo a las perturbaciones a través de una realimentación completa de estados. En [6] y [7], se evalúa la respuesta transitoria mediante la realimentación de la tensión y las corrientes de inductor y de capacitor. En [2] y [7]se demuestra que el uso de los compensadores resonantes proporciona características superiores de seguimiento de la referencia y minimización de la impedancia de salida, pero son más complejos para implementarlos que los controladores clásicos como por ejemplo controladores PI o PID. En este trabajo, se analiza el desempeño de un sistema de control con doble lazo de realimentación, considerando las limitaciones en el diseño para lograr cumplir con las especificaciones en relación a la impedancia de salida, respuesta dinámica y estado estacionario del inversor. El diseño se aborda desde la perspectiva del control clásico, mediante la realimentación de la corriente del inductor del filtro de salida y la tensión de salida del inversor, con el objetivo de sintetizar una forma de onda sinusoidal, que cumpla las especificaciones establecidas por la norma IEC62040-3. Este trabajo está organizado de la siguiente manera: En la sección II, se analiza el modelo del convertidor. En la sección III, se establecen las especificaciones de desempeño con el objetico de cumplir con las normas IEC62040-3 e IEC61000-2-2. En la Sección IV se proporcionan los lineamientos de diseño del sistema de control, considerando la respuesta transitoria frente a una perturbación. En la sección V, se presentan los resultados experimentales obtenidos con un prototipo monofásico de laboratorio de 1kVA. Finalmente en la sección VI se presentan las conclusiones del trabajo. II. MODELADO DEL SISTEMA En la Fig. 1, se muestra la topología de inversor monofásico en puente completo con el correspondiente filtro L-C de salida, analizado en este trabajo. El sistema de control se implementa a través de la realimentación de la corriente de inductor y de la tensión de salida [8] y [9]. La estrategia de modulación utilizada, es del tipo seno- triángulo con modulación unipolar. El contenido armónico de la tensión de salida del inversor posee bandas laterales