Control de potencia para inversores modulares multinivel en generadores distribuidos
DOI:
https://doi.org/10.26507/paper.3174Palabras clave:
Convertidor modular multinivel, inversor de potencia, algoritmos de control, calidad de la energía, generadores distribuidosResumen
Uno de los requerimientos operativos que los códigos de red imponen a los generadores distribuidos conectados a las redes de distribución es la capacidad de operar ante hundimientos de tensión (LVRT, por sus siglas en inglés). Esta capacidad, en conjunto con otras funcionalidades como las acciones de regulación de tensión y frecuencia, y la compensación de carga, son fundamentales para garantizar la estabilidad, confiabilidad y calidad de la energía en las redes eléctricas. Para la incorporación de este tipo de capacidades y funcionalidades en la operación de generadores distribuidos interconectados a la red mediante inversores de potencia, se requieren algoritmos que permitan controlar las potencias activa y reactiva que se inyectan a la red según los objetivos a cumplir.
Para abordar lo anterior y dado el alto interés en el uso de topologías de convertidores modulares multinivel (MMC, por sus siglas en inglés) en estas aplicaciones, este trabajo aborda el análisis del desempeño de tres topologías de inversores de conexión a la red: dos de ellas correspondientes a inversores modulares multinivel (topologías MMC con salida de punto medio y MMC con punto neutro), y la otra al inversor tradicional trifásico en puente completo.
El trabajo presenta un análisis comparativo del desempeño de las tres topologías ante diferentes escenarios de inyección de potencia activa y reactiva a la red. Asimismo, se presenta una descripción de las estrategias de: control de potencia, seguimiento de la señal de referencia y modulación por ancho de pulso. Se utiliza como herramienta de simulación el software PLECS, donde se implementa cada topología y se obtienen los resultados para analizar algunos parámetros comparativos preestablecidos.
Este documento presenta los resultados del trabajo final de pregrado en Ingeniería Eléctrica de la Universidad Industrial de Santander (UIS) titulado “Control de potencia activa y reactiva en inversores modulares multinivel de conexión a la red” vinculado al proyecto de investigación financiado por Minciencias titulado “Diseño de estrategias alternativas de operación y control para sistemas fotovoltaicos multifuncionales en redes de distribución con alta penetración de energías renovables” código 70416, desarrollado en el marco del “Programa de Investigación en Tecnologías Emergentes para Microrredes Eléctricas Inteligentes con Alta Penetración de Energías Renovables” contrato 80740-542-2020.
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Citas
Alzate, R. (2017). Diseño e Implementación de un Controlador Resonante para Sistemas de Conversión DC/AC Bidireccionales [Tesis de Pregrado]. Universidad Autónoma de Occidente.
Blaacha, J., Aboutni, R., & Aziz, A. (2021). A comparative study between a unipolar and a bipolar PWM used in inverters for photovoltaic systems. Lecture Notes in Electrical Engineering, 681, 353–360. https://doi.org/10.1007/978-981-15-6259-4_38.
Departamento Nacional de Planeación, Ministerio del Trabajo, Ministerio de Minas y Energía, Ministerios de Comercio, I. y T., Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, Miisterio de Transporte, & Ministerio de Ciencia, T. e I. (2022). Documentos Conpes 4075. Política de Transición Energética. 29/03/2022.
Du, S., Dekka, A., Wu, B., & Zargari, N. (2017). Modular Multilevel Converters: Analysis, Control, and Applications. In Modular Multilevel Converters: Analysis, Control, and Applications. https://doi.org/10.1002/9781119367291.
Galvis, O., & Rey, W. (2021). Control de Potencia Activa y Reactiva en Inversores Modulares Multinivel de Conexión a la Red [Tesis de Pregrado]. Universidad Industrial de Santander.
Holmes, D. G., & Lipo, T. A. (2010). Pulse Width Modulation for Power Converters. In Pulse Width Modulation for Power Converters. https://doi.org/10.1109/9780470546284.
Jain, D., & Kalla, U. K. (2017). Design and analysis of LCL filter for interconnection with grid connected PV system. 2016 IEEE 7th Power India International Conference, PIICON 2016. https://doi.org/10.1109/POWERI.2016.8077457.
Joshi, J., Swami, A. K., Jately, V., & Azzopardi, B. (2021). A Comprehensive Review of Control Strategies to Overcome Challenges during LVRT in PV Systems. In IEEE Access (Vol. 9). https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3109050.
León, L., & Rodríguez, Y. (2020). Seguimiento del Punto de Máxima Potencia en Sistemas Fotovoltaicos Conectados a la Red ante Sombras Parciales [Tesis de Pregrado]. Universidad Industrial de Santander.
Li, Y., Wang, Y., & Li, B. Q. (2016). Generalized Theory of Phase-Shifted Carrier PWM for Cascaded H-Bridge Converters and Modular Multilevel Converters. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 4(2), 589–605. https://doi.org/10.1109/JESTPE.2015.2476699.
Mantilla, M. A., Rincon, D. J., Sierra, O., Petit, J. F., & Ordonez, G. (2014). Control of active and reactive powers in three phase inverters for grid-tied photovoltaic systems under unbalanced voltages. 3rd International Conference on Renewable Energy Research and Applications, ICRERA 2014. https://doi.org/10.1109/ICRERA.2014.7016451.
Torres, C., Murillo, D., & Restrepo, C. (2008). Diseño y construcción de un inversor trifásico. Scientia et Technica, 3(40), 37–42.
REN21. (2022). Renewables 2022 Global Status. In Global Status Report for Buildings and Construction: Towards a Zero-emission, Efficient and Resilient Buildings and Construction Sector.
Rivera, S., Kouro, S., Wu, B., Leon, J. I., Rodríiguez, J., & Franquelo, L. G. (2011). Cascaded H-bridge multilevel converter multistring topology for large scale photovoltaic systems. Proceedings - ISIE 2011: 2011 IEEE International Symposium on Industrial Electronics. https://doi.org/10.1109/ISIE.2011.5984437.
Rivera, S., Wu, B., Lizana, R., Kouro, S., Perez, M., & Rodriguez, J. (2013). Modular multilevel converter for large-scale multistring photovoltaic energy conversion system. 2013 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, ECCE 2013. https://doi.org/10.1109/ECCE.2013.6646945.
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