2016-12-09

Control de potencia activa y reactiva en un convertidor back to back usando máquinas virtuales síncronas

Oñate Portilla, Servio Marcelo

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http://hdl.handle.net/10614/9494
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Title: Control de potencia activa y reactiva en un convertidor back to back usando máquinas virtuales síncronas
Authors: Oñate Portilla, Servio Marcelo
metadata.dc.contributor.advisor: Posada Contreras, Johnny
Keywords: Maestría en Ingeniería;Generación de energía;Motores eléctricos;Reguladores eléctricos
Issue Date: 9-Dec-2016
Publisher: Universidad Autónoma de Occidente
Description: Las redes eléctricas actuales son en su mayoría manejadas por generación síncrona. Sin embargo, se viene dando un aumento del uso de energía producida por fuentes como solar, eólica, entre otras. Los usuarios no solo consumen dicha energía producida por fuentes renovables, si no que por el contrario la producen e inyectarla a la red eléctrica. Cuando parte significativa de energía renovable desplace a la generación síncrona, la estabilidad de las redes se verá amenazada debido a que la generación de energía por fuentes renovables se integra a través de convertidores trifásicos, donde el objetivo de control principal es inyectar la mayor cantidad de energía disponible y no de mantener la estabilidad. Por otro lado se encuentran las pérdidas de potencia en los sistemas de distribución, las cuales varían con numerosos factores que dependen de la configuración del sistema, propiedades de las líneas de distribución, transformadores, capacitores, aisladores, etc. Las pérdidas en general se dividen en pérdidas de potencia activa y pérdidas de potencia reactiva y las tendencias para minimizarlas se deducen en: regulación de tensión en nodos para minimizar pérdidas de potencia reactiva y reconfiguración de la topología de red para minimizar pérdidas de potencia activa. En convertidores trifásicos para el control de flujos de potencia y compensación de reactivos se han reportado numerosos esquemas: desde simples controles lineales hasta complejos sistemas de control en su mayoría enfocados al mejoramiento de la velocidad de respuesta, otros en cambio enfocados en reducir la componente armónica; pero en los últimos años se ha reportado un novedoso sistema de control el cual pretende emular el convertidor como un generador síncrono para mejorar la estabilidad de la red, eliminar el sistema de sincronización PLL y usar los sistemas de control de potencia ya establecidos para las redes convencionales. Al convertidor que simula a una máquina síncrona se le ha denominado “synchronverter”. Si al synchronverter se hace funcionar como un generador se le conoce como VSG (virtual synchronous generator), Los synchronverters también pueden funcionar como motores síncronos basados en la misma derivación matemática y se le conoce como VSM (virtual synchronous motor). No hay mucha diferencia vista del lado de la red entre una máquina síncrona y un synchronverter. La idea principal de este trabajo es mostrar al convertidor Back to Back (BTB) como un grupo motor-generador síncrono virtual basados en la teoría de synchronverters, lo que permite trabajar con el BTB como un grupo motor-generador real. La potencia de una de las redes es absorbida por el VSM el cual la convierte en energía mecánica virtual y es entrega al VSG; Finalmente, éste entrega la potencia a la otra red. Los papeles de cada synchronverter se pueden invertir en cualquier instante, además cada synchronverter tiene la posibilidad de ser sobre excitado o sub excitado para regular potencia reactiva. Así el BTB puede realizar trasferencia de potencia activa logrando de alguna forma reconfigurar la red y regular tensión de AC en los dos nodos de conexión. En el trabajo se muestra una aplicación del BTB usando synchronverters en un sistema eléctrico donde se trasfiere potencia activa entre dos redes y adicional se muestra la capacidad de este para compensar reactivos y regular tensión de AC
URI: http://hdl.handle.net/10614/9494
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