Mitigación de desbalances de tensión en redes eléctricas de distribución usando sincro-convertidores como suministro de potencia de la generación distribuida

Abstract

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)

Through this thesis, a cascaded control method is developed for the integration of distributed generation to electrical networks, where the voltage is unbalanced. These networks are common in distribution systems since voltage imbalances are usually found caused by the presence of single-phase and two-phase loads, single-phase photovoltaic generation, that unbalance the power consumption in the network. A modified model of the Synchronverter capable of synchronizing to an unbalanced network is proposed, to deliver active and reactive power to the network and provide voltage and frequency support. After the connection stage of the synchronverter, the unbalance percentage is reduced due to the presence of a negative sequence in the common connection point (PCC). This is achieved using time-symmetric component decomposition, with special attention to positive and negative sequences. The proposed control focuses on a flexible control of positive and negative sequences and delivers power in both sequences to reduce the negative component in the PCC voltage. With this, it is possible to reduce the percentage of voltage unbalance calculated from the technical standard IEEE 1159-2019. The simulations are carried out in the Matlab® Simulink® version 2022a [1] Toolbox with a single distributed generator model connected to a local load and an unbalanced network, represented by a three-phase voltage source with different voltage values in each of its phases. The results are satisfactory, since a decrease in the percentage of imbalance in the PCC is achieved.