MÉTODOS DE CONTROL DE POTENCIA EN RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE FRENTE ACTIVO PARA LA CONEXIÓN DE FUENTES DE ENERGÍAS RENOVABLES A LA RED

Abstract

E L crecimiento acelerado de la generación eléctrica basada en fuentes de energı́as renovables ha aumentado la matriz energética mundial en las últimas décadas. En ese contexto, las redes de distribución eléctrica deben ser capaces de admitir el uso de Generación Distribuida como parte fundamental de la etapa de generación. Para la conexión de fuentes de energı́as alternativas a la red eléctrica se deben cumplir ciertos requisitos: Control sobre los flujos de potencia activa y reactiva, reducción de la contaminación armónica, eficiencia, sincronización con la red de alimentación y mantener una generación estable frente a perturbaciones en la red. Actualmente existen distintos métodos de control que cumplen con estos requisitos, ya sea de control directo o indirecto de potencia: Control por Voltaje Orientado (VOC), Control Directo de Potencia (DPC) y su homólogo predictivo (PPC). El objetivo de este trabajo de tı́tulo es presentar una estrategia unificada de control directo de potencia para un rectificador fuente de voltage de dos niveles que a diferencia de su implementación estándar, pueda compensar efectivamente los errores en el ripple de potencia fuera de los lı́mites establecidos, sin degradar su desempeño dinámico. Esta estrategia es denominada VSA-DPC, la cual se busca validar experimentalmente con respecto a VOC y PPC a través de un estudio comparativo enfocado en el comportamiento dinámico y en estado estacionario de las tres estrategias. Esta tesis contempla un trabajo teórico basado en simulaciones y otro experimental donde las tres estrategias de control deberán ser implementadas y comparadas bajo condiciones de operación equivalentes, utilizando un rectificador trifásico de frente activo (AFE 3φ).T HE continuos and accelerated growing of electricity generation based on renewable energy sources has increased the global energy matrix in recent decades. In this scenario, the electricity distribution networks must be able to support the use of distributed generation as a fundamental part of the generation stage. Thus, in order to connect a renewable energy source to the electrical grid, several requirements must be fulfilled: Control of the active and reactive power flow, reduce harmonic injection, efficiency, synchronization to the electrical grid and stable generation under grid perturbations are some of those requirements. Currently, different power topologies and control schemes have been used to cover the mentioned requirements, either direct or indirect power control strategy: Voltage Oriented Control - VOC, Direct Power Control - DPC and Predictive Direct Power Control - P-DPC. The main purpose of this thesis is to present an unified strategy of direct power control for a two-level voltage source converter, which unlike its standard implementation, can effectively reduce the error on power ripple without degrading the dynamic performance of standard DPC. This strategy is called VSA-DPC (Variable Starting Angle - DPC), which wants to be validated over an experimental assessment against VOC and PPC through a comparative study focused on the dynamic and steady-state behaviour of the three strategies. This thesis provides a theoretical study based on simulations and an experimental assessment where the three control strategies should be implemented and compared under equal operation points, using a prototype three-phase active front end rectifier.