Modular Multilevel Converter laboratory prototype commissioning and control in three operative scenarios

The introduction of advanced technological components, such as modular multilevel converters (MMC), is crucial to reach a more meshed and interconnected electrical system with the increasing percentage of renewable generation, storage systems and all the required technology to move towards a sustainable energy model. This MSc thesis has carried out a practical study on MMCs. A Simulink model has been developed to simulate a laboratory prototype and develop controllers for the three operating modes investigated: isolated, grid-connected and STATCOM. Moreover, the required energization, synchronization, and connection procedures have also been designed. Then, the tests have been reproduced in the real prototype. The results prove the versatility of the MMC in the mentioned scenarios. The work provides an integral overview of the MMC possibilities in the future electrical system and establishes a robust base for experimentation in coming studies.

L'introduzione di componenti tecnologici avanzati, come i convertitori modulari multivello (MMC), è cruciale per raggiungere un sistema elettrico più interconnesso e a maglia, con una percentuale crescente di generazione rinnovabile, sistemi di accumulo e tutta la tecnologia necessaria per avanzare verso un modello energetico sostenibile. Questa tesi di MSc ha condotto uno studio pratico sugli MMC. È stato sviluppato un modello Simulink per simulare un prototipo di laboratorio e sviluppare controllori per i tre modi operativi investigati: isolato, connesso alla rete e STATCOM. Inoltre, sono stati progettati anche le procedure necessarie per l'energizzazione, la sincronizzazione e la connessione. Successivamente, i test sono stati riprodotti nel prototipo reale. I risultati dimostrano la versatilità dell'MMC negli scenari menzionati. Il lavoro fornisce una panoramica integrale delle possibilità degli MMC nel futuro sistema elettrico e stabilisce una base solida per la sperimentazione negli studi futuri.