Medellín - Minas - Doctorado en Ingeniería - Sistemas Energéticos · 2022
Mitigación de desbalances de tensión en redes eléctricas de distribución usando sincro-convertidores como suministro de potencia de la generación distribuida
Mediante esta tesis se desarrolla un método de control en cascada para la integración de generación distribuida a redes eléctricas, cuya tensión se encuentra desequilibrada. Estas redes son comunes en sistemas de distribución ya que, se suele encontrar desequilibrios de tensión causados por la presencia de cargas monofásicas y bifásicas, o generación monofásica fotovoltaica que, desequilibran el consumo de potencia en la red. Se propone un modelo modificado de Synchronverter (Sincro-convertidor) capaz de sincronizarse a una red desbalanceada, con el fin de entregar potencia activa y reactiva a la red, y dar soporte de tensión y frecuencia. Pasada la etapa de conexión del sincro-convertidor, se disminuye el porcentaje de desequilibrio por presencia de secuencia negativa en el punto común de conexión (PCC). Lo anterior se logra utilizando la descomposición en componentes simétricas en función del tiempo, con especial atención a las secuencias positiva y negativa. El control propuesto se enfoca en un control flexible de secuencias positiva y negativa, y entrega potencia en ambas secuencias con la finalidad de reducir la componente negativa en la tensión del PCC. Con esto se logra reducir el porcentaje de desequilibrio de tensión calculado a partir del estándar técnico IEEE 1159-2019. Las simulaciones se llevan a cabo en el Toolbox Simulink® de Matlab® versión 2022a [1], con un modelo de generador distribuido único conectado a una carga local y una red desbalanceada, representada por una fuente de tensión trifásica con diferentes valores de tensión en cada una de sus fases. Los resultados son satisfactorios, ya que se logra una disminución en el porcentaje de desbalance en el PCC. (Texto tomado de la fuente)
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Contenido
- Introducciónp. 11
- Planteamiento metodológicop. 17
- Formulación del problemap. 17
- 1.1.1 Planteamiento del problemap. 17
- 1.1.2 Pregunta de investigaciónp. 18
- Justificaciónp. 18
- Objetivosp. 19
- 1.3.1 Objetivo generalp. 19
- 1.3.2 Objetivos específicosp. 20
- Alcances y limitacionesp. 20
- Aportesp. 21
- 1.6.1 Artículo publicado en revista indexadap. 22
- Introducciónp. 11
- Modificaciones y aplicaciones recientes del sincro-convertidorp. 25
- 2.2.1 Modelamiento matemático o modificación del modelo originalp. 25
- 2.2.2 Elaboración de pruebas experimentalesp. 26
- 2.2.3 Aplicación con energías renovables o sistemas de almacenamientop. 29
- 2.2.4 Análisis de la estabilidadp. 26
- 2.2.5 Otras aplicacionesp. 32
- Investigaciones realizadas en los últimos cinco añosp. 32
- Conclusionesp. 35
- usando la descomposición en componentes simétricasp. 39
- Introducciónp. 11
- Sincro-convertidor (SC)p. 42
- 3.3.1 Componentes simétricas en el dominio de la frecuenciap. 47
- 3.3.2 Componentes simétricas en el dominio del tiempop. 49
- Sincronización del sincro-convertidorp. 51
- Resultadosp. 54
- 3.5.1 Sincronización con una red eléctrica equilibradap. 56
- 3.5.2 Sincronización con una red eléctrica desequilibradap. 58
- 3.5.3 Sincronización considerando un hundimiento de tensión del 50%p. 63
- Conclusionesp. 35
- conexiónp. 69
- Introducciónp. 11
- Oscilación de potencia en presencia de tensiones desbalanceadasp. 69
- Control de potencia flexible de secuencias positiva y negativa (FPNSC)p. 75
- Controlador proporcional-resonante (PR) de corrientep. 80
- Conclusionesp. 35
- convertidor y esquema de control en cascadap. 89
- Introducciónp. 11
- Esquemas de simulaciónp. 88
- Escenario final y resultadosp. 92
- Conclusionesp. 35
- Conclusiones y recomendacionesp. 97
- Conclusionesp. 35
- Recomendacionesp. 98
- Bibliografíap. 99
- Figura 2-1: Número de documentos por tipo, base de datos y año de publicaciónp. 33
- Figura 3-1: SC conectado a una carga local 𝑍𝐿 y a la red eléctricap. 43
- Figura 3-2: Esquema de control del SC con lazo de sincronización automática [211]p. 44
- [218]p. 51
- componentes de secuencia positivap. 52
- Figura 3-5: Resultados del escenario 1 – Conexión a una red eléctrica equilibradap. 56
- Figura 3-6: THD de 𝑖𝑎𝑏𝑐. Escenario 1 – Conexión a una red eléctrica equilibradap. 57
- Figura 3-7: THD de 𝑒𝑎𝑏𝑐. Escenario 1 – Conexión a una red eléctrica equilibradap. 58
- Figura 3-9: Comparación entre las tensiones de fase del inversor y de la redp. 60
- eléctrica desequilibradap. 62
- eléctrica desequilibradap. 62
- eléctrica desequilibradap. 62
- 50%p. 63
- Figura 4-1: Controlador PI en el doble marco de referencia sincrónicop. 82
- Figura 4-2: Controlador PI en el doble marco de referencia sincrónicop. 84
- Figura 5-1: Diagrama de potencia del SC conectado a la red eléctrica en Simulinkp. 89
- Figura 5-2: Diagrama de control del SCp. 90
- Figura 5-3: Diagrama de extractor de secuenciap. 91
- Figura 5-4: Diagrama de generador de corrientes de referenciap. 92
- Figura 5-5: Diagrama de controlador proporcional resonante (PR)p. 92
- el PCCp. 94
- Figura 5-7: Respuesta de la frecuencia, potencias activa y reactiva, y corrientep. 94
- controladores PRp. 95
- Tabla 2-1: Aplicaciones recientes del sincro-convertidorp. 26
- Tabla 2-2: Número de documentos por tipo, base de datos y año de publicaciónp. 34
- Tabla 2-3: Número total de documentos por añop. 34
- Tabla 3-1: Parámetros del modelo de simulaciónp. 55
- Tabla 3-2: Tiempos de activación de los interruptores de controlp. 55
- generator”p. 59
- desequilibradasp. 93