Trabajo de grado · 2012
Tecnología modular multilevel converter (MMC) en sistemas HVDC
En este trabajo de grado se presenta una caracterización de la tecnología de punta que se está utilizando actualmente en los sistemas de transmisión HVDC. Ésta se conoce como tecnología MMC (Modular Multilevel Converter) y proporciona grandes beneficios y alternativas para las estaciones convertidoras utilizadas en los sistemas HVDC. La presentación comienza con los antecedentes de la trasmisión en HVDC, seguido de algunas técnicas de conmutación utilizadas en estos sistemas y tipos de estaciones convertidoras. Una vez se han abordado estos temas, se procede a la caracterización de la tencología MMC y la presentación de sus ventajas. Para finalizar, se presentan los resultados y el análisis de la simulación hecha en PSCAD, de un sistema HVDC que utiliza tecnología MMC en su estación convertidora.
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Contenido
- RESUMENp. 6
- INTRODUCCIÓNp. 7
- OBJETIVOSp. 8
- OBJETIVO GENERALp. 8
- OBJETIVOS ESPECÍFICOSp. 8
- GLOSARIOp. 9
- 1. SISTEMAS DE TRANSMISIÓN HVDCp. 8
- HISTORIAp. 10
- CONCEPTOS GENERALES DE LOS SISTEMAS HVDCp. 11
- Tipos de líneas de transmisiónp. 11
- Cables utilizadosp. 12
- Tipos de conexiónp. 15
- Configuracionesp. 16
- Componentes de un sistema HVDCp. 18
- ¿HVDC ó HVAC?p. 20
- 2. TECNOLOGÍAS DE LAS ESTACIONES CONVERTIDORAS PARA HVDCp. 25
- LCC (Line Commutated Converter)p. 26
- VSC (Voltage Sourced Converter)p. 28
- 3. MMC (MODULAR MULTILEVEL CONVERTER)p. 32
- CONCEPTUALIZACIÓNp. 32
- SIMULACIÓNp. 44
- Falla de CA monofásica a tierra en el lado inversor, utilizando MMCp. 46
- Falla de CA trifásica en el lado inversor, utilizando MMCp. 47
- Falla de CD polo-polo, utilizando MMCp. 49
- convencionalp. 51
- Falla de CA trifásica en el lado inversor, utilizando HVDC convencionalp. 54
- 4. CONCLUSIONESp. 57
- 5. RECOMENDACIONESp. 58
- 6. BIBLIOGRAFÍAp. 59
- 7. ANEXOSp. 61
- ANEXO Ap. 61
- Figura 1. Cable MI [5]p. 12
- Figura 2. Cable OF [5]p. 13
- Figura 3. Cable XLPE trifásico y monofásico [5]p. 13
- Figura 4. Cable PPLP [5]p. 14
- Figura 5. Cable extruido VSC [5]p. 14
- Figura 6. Conexión monopolar (retorno por tierra) [6]p. 15
- Figura 7. Conexión Bipolar [6]p. 15
- Figura 8. Configuración Back to Back [6]p. 16
- Figura 9. Configuraciones del sistema eléctrico en HVDC con SCR’s [4]p. 17
- Figura 10. Relación potencia / distancia de las líneas HVAC y HVDC. [5]p. 21
- transporte [5]p. 22
- Figura 12. Esquema monopolar HVDC simplificado [11]p. 26
- Figura 13. Sistema de transmisión VSC simplificado [11]p. 28
- Figura 14. Capacidad de operación de un sistema de transmisión VSC [11]p. 29
- Figura 15. Tecnología VSC para un convertidor de 2 niveles. [10]p. 31
- Figura 16. Avances en tecnología VSC. [10]p. 33
- Figura 17. El enfoque multinivel. [10]p. 34
- Figura 18. Esquema básico HVDC PLUS. [10]p. 34
- Figura 19. Estados y caminos de las corrientes de un módulo de potencia en la tecnología MMC. [10]p. 35
- Figura 20. Submódulo con interruptor By-pass. [10]p. 36
- Figura 21. Tecnología MMC. [10]p. 37
- Figura 22. Tareas principales del PLUSCONTROL. [10]p. 38
- Figura 23. Características y beneficios de la topología MMC. [10]p. 40
- Figura 24. Ahorro de espacio con tecnología MMC. [12]p. 41
- Figura 25. Centrales pequeñas. [12]p. 41
- Figura 26. Fácil ampliación con 3 estaciones de conversión [12]p. 41
- Figura 27. Plataformas de petróleo y parques eólicos marinos [12]p. 41
- Figura 28. Apoyo de estabilidad a los sistemas de CA. [12]p. 42
- Figura 29. Sistema MMC-HVDC monopolar simétrico [13]p. 44
- Figura 30. Módulo MMC. [13]p. 45
- Figura 31. Línea de transmisión para HVDC. [13]p. 45
- Figura 32. Falla monofásica a tierra en el lado inversor. [13]p. 46
- Figura 33. Falla trifásica en el lado inversor. [13]p. 48
- Figura 34. Falla de CD polo-polo. [13]p. 50
- Figura 36. Rectificador del HVDC- MMC. Falla de CA monofásica a tierra en el lado inversor. [13]p. 52
- Figura 37. Inversor del HVDC convencional. Falla de CA monofásica a tierra en el lado inversor. [13]p. 53
- Figura 38. Inversor del HVDC-MMC. Falla de CA monofásica a tierra en el lado inversor. [13]p. 53
- Figura 39. Rectificador del HVDC convencional. Falla de CA trifásica en el lado inversor. [13]p. 54
- Figura 40. Rectificador del HVDC- MMC. Falla de CA trifásica en el lado inversor. [13]p. 54
- Figura 41. Inversor del HVDC convencional. Falla de CA trifásica en el lado inversor. [13]p. 55
- Figura 42. Inversor del HVDC-MMC. Falla de CA trifásica en el lado inversor. [13]p. 55
- ANTEPROYECTO DE TRABAJO DE GRADOp. 61