Convertidor Multinivel Modular (MMC)

Convertidor Modular Multinivel (MMC)

El Convertidor Modular Multinivel (MMC) es una topología moderna y revolucionaria de convertidor multinivel, diseñada específicamente para manejar muy altas potencias y tensiones. Ha emergido como la solución dominante en el campo de la transmisión de potencia, especialmente para la Corriente Continua de Alta Tensión (HVDC).

Principio de Funcionamiento y Estructura

A diferencia de otras topologías que utilizan un número fijo de niveles, el MMC se basa en la conexión de múltiples submódulos (SM) idénticos en cascada dentro de cada una de sus fases. Típicamente, cada submódulo es un convertidor Half-Bridge (HB) o Full-Bridge (FB) con su propio condensador de almacenamiento de energía.

La tensión de salida del convertidor se construye mediante la conmutación controlada de estos submódulos. Al activar o desactivar cada submódulo, se añade o se quita su voltaje (que suele ser pequeño) a la tensión total de fase. Esto genera una forma de onda de voltaje en el terminal de salida que es escalonada y casi perfectamente sinusoidal, incluso sin el uso de filtros grandes.

Características Clave del MMC

Sus principales características son:

• Modularidad y Escalabilidad

  La potencia y tensión del convertidor se escalan fácilmente aumentando o disminuyendo el número de submódulos. Esto permite adaptar el diseño a cualquier nivel de alta tensión requerido (hasta cientos de kV), haciendo que la topología sea altamente flexible.

• Alta Eficiencia

  El gran número de niveles reduce significativamente la tasa de cambio de tensión dv/dt y minimiza las pérdidas por conmutación. Esto resulta en una de las mayores eficiencias operativas entre todos los convertidores de potencia.

• No requiere un condensador de enlace DC voluminoso

  A diferencia de los convertidores de fuente de voltaje (VSC) convencionales, el MMC utiliza condensadores distribuidos en los submódulos en lugar de un único y voluminoso condensador de enlace DC central. Esto reduce el tamaño, el costo y mejora la vida útil del sistema.

• Alta calidad de las tensiones / corrientes de salida

  La multitud de niveles de voltaje permite generar una forma de onda de salida con un contenido armónico extremadamente bajo, reduciendo la necesidad de filtros externos y, por lo tanto, el impacto en la red eléctrica.

Aplicación Principal: Transmisión HVDC

El MMC se ha convertido en el convertidor preferido para los sistemas HVDC ("High Voltage DC" o Corriente Continua de Alta Tensión) basados en VSC ("Voltage Source Converters"). Su capacidad para manejar enormes voltajes y potencias, combinada con su alta eficiencia y la excelente calidad de sus ondas de salida, lo hace ideal para:

• Enlaces Marítimos y Subterráneos: Transmisión de electricidad a través de grandes distancias o bajo el mar, donde el uso de CA no es viable.
• Integración de Renovables: Conexión de grandes parques eólicos o solares a la red principal, a menudo a través de enlaces HVDC.
• Interconexión de Redes Asíncronas: Conexión de redes eléctricas que operan a frecuencias o fases diferentes.