부산대학교 도서관

Con el creciente desarrollo de las fuentes de energía renovable y su integración en la red, los estándares internacionales requieren que estas nuevas plantas de generación alcancen los mismos niveles de confiabilidad y desempeño que la generación convencional. En lo que respecta a los sistemas eólicos, los convertidores de potencia conectados a red se diseñan con el objetivo de garantizar un correcto funcionamiento bajo condiciones de tensión de red genéricas, siendo especialmente importante el diseño de estructuras de control que garanticen un funcionamiento robusto y seguro bajo condiciones transitorias de red. En ese sentido, mantener una correcta sincronización durante las perturbaciones es uno de los aspectos más importantes a considerar en la interacción entre el convertidor y la red eléctrica. Las aportaciones de esta tesis se centran en dos líneas principales. Por un lado, se propone una solución de sincronización con seguimiento de fase robusta, rápida y fiable para convertidores de fuente de tensión con lazo de control de corriente en sistemas eólicos conectados a red, con la aportación significativa de una nueva estructura de prefiltrado y la dinámica variable del lazo de seguimiento de fase. Y, por otro lado, se propone el análisis de pequeña señal de los sistemas de sincronización como paso previo a la obtención del modelo de impedancia del convertidor, en el dominio de la frecuencia, que se presenta como una herramienta muy eficaz para el estudio de la inestabilidad asociada a la dinámica del sistema de sincronización en redes débiles. La estructura de sincronización propuesta tiene como bloques principales la etapa de prefiltrado, consistente en un generador de señales filtradas en cuadratura, y una PLL (phase locked loop) basada en operaciones vectoriales sobre las tensiones con un sistema adaptativo que cambia la dinámica de respuesta del sistema de sincronización. El sistema proporciona rechazo de perturbaciones, como armónicos de tensión o desequilibrios, y mejora la estabilidad transitoria en caso de faltas en la red, dando soporte estable a técnicas de control de corriente avanzadas que operan en escenarios de red conflictivos, cumpliendo los requerimientos de operación en régimen transitorio impuestos por los códigos de red. Las simulaciones en el dominio del tiempo de la estructura de sincronización en diferentes capítulos de este trabajo, son el paso previo a su integración, ensayo y validación en un banco de pruebas de alta potencia bajo condiciones transitorias de red. En relación a las aportaciones para el estudio de la estabilidad en la conexión a redes débiles, este trabajo desarrolla un modelo de impedancia de pequeña señal de un convertidor comercial de fuente de tensión con control de corriente en coordenadas síncronas que, implementado como un sistema de múltiples entradas y múltiples salidas en el dominio d-q, caracteriza el efecto de la dinámica del sistema de sincronización en el lazo de control de corriente. Se estudian los criterios de estabilidad basados en la pasividad de convertidor, diagramas de Bode y el criterio generalizado de Nyquist y se aplican al modelo de impedancia de convertidor y red para identificar el efecto negativo de la dinámica del sistema de sincronización convencional, apoyado en el sistema de referencia síncrono, en la estabilidad del convertidor en condiciones de red débil. Se desarrolla el modelo de pequeña señal de los diferentes elementos de la estructura de sincronización propuesta y se incorpora al modelo de impedancia del convertidor. La aplicación de los criterios de estabilidad citados anteriormente evidencia la reducción de los problemas de estabilidad.
Sistemes d'energia elèctrica