Evaluación del sistema de control de frecuencia en un convertidor grid-forming conectado a una red de baja inercia mediante un simulador en tiempo real

Abstract

Actualmente, los sistemas eléctricos de potencia están experimentando una creciente penetración de energías renovables variables (ERV), las cuales están reemplazando progresivamente a los proyectos de generación síncrona tradicional basados en energías contaminantes. Este cambio implica una reducción de la inercia natural del sistema, lo que, si no se compensa adecuadamente, puede causar problemas técnicos en cuanto al control y la estabilidad de la red. La nueva generación ERV utiliza tecnología basada en la electrónica de potencia para conectarse al sistema, operando de acuerdo con la estrategia de control implementada. Hasta la fecha, todos los convertidores de potencia en operación en grandes redes emplean una estrategia seguidora de red (grid following), que en general carece de inercia sintética, lo que afecta negativamente la regulación de frecuencia y tensión. Por esta razón, en otros países, como Escocia, se han desarrollado proyectos que adoptan una estrategia diferente, conocida como formadora de red (grid forming), la cual proporciona inercia sintética de manera efectiva. Esta investigación analizará los principales modelos de ambas estrategias, pero con un alto nivel de resolución poco explorado hasta ahora, conocido como Electromagnetic Transient(EMT), considerando el detalle completo de los convertidores de potencia.

Currently, power systems are experiencing an increasing penetration of variable renewable energies (VRE), which are progressively replacing traditional synchronous generation projects based on polluting energies. This change implies a reduction in the natural inertia of the system, which, if not adequately compensated, can cause technical problems regarding control and grid stability. The new VRE generation uses technology based on power electronics to connect to the system, operating according to the implemented control strategy. To date, all power converters in operation on large grids employ a grid-following strategy, which generally lacks synthetic inertia, thus negatively affecting frequency and voltage regulation. This research will analyze the main models of both strategies, but with a high level of resolution little explored until now, known as Electromagnetic Transient (EMT), considering the full detail of the power converters.