SIMULACIÓN Y CONTROL DE UNA MICRO-RED LOCAL EN ARQUITECTURA DC

Abstract

In this work the simulation of DC local microgrid is presented. This microgrid iscomposed by a source of power generation , a system of energy storage , a local loadand a distribution bus , whereby these elements are connected. Also exists a commonconnection point, connecting the microgrid with the electrical grid, allowing bidirectionalpower flow between them.In the Chapter 2 of this work, the microgrid with its differents components is presented,the advantages of using a DC bus are also mentioned. In addition there are definedthe general conditions of functioning, the frame of simulation and the tool to using.The Chapter 3 presents the electrical model of a photovoltaic panel, with his characteristiccurves; in addition the DC-DC power converter with his respective linearproportional integral controller. Also the technique to obtain the Maximum Power Pointis analyzed, which is designed on the voltage of panel using the Perturb and Observalgorithm (P&O). Finally the simulation of the generation system considering variationsin temperature and irradiation is shown.In the Chapter 4 the storage system, is analyzed the electrical model of ion lithumbattery, considering the behavior of voltage front to the charge and discharge of this.In addition the electrical model of the converter with its respective linear proportionalintegral control is presented. Finally we have the result of the simulation storage systemin a charge and discharge scenario is shown.In the Chapter 5, the model of grid and three-phase rectifier is developed, also theresult of the simulation considers variations of the current bus. In addition in this chapteris analyzed the model of the load and its DC-DC converter, considering the requirements of the systems; also the simulation result when the reference current changed is presented.Finally, in the Chapter 6 is presented the result of the joint simulation of the differentactors in the microgrid under five scenarios, considering an autonomous operation, anflow bidirectional of power between the grid and the microgrid, also the charge anddischarge of batteries.

En este trabajo se presenta la simulación de una micro-red local de arquitectura DC,compuesta por una fuente de generación de energía, un sistema de almacenamiento deenergía, una carga local y un bus de distribución, al cual se conectan estos elementos.Además existe un punto de común conexión que conecta la micro-red con la red eléctrica,permitiendo un flujo de potencia bidireccional entre estos.En el Capítulo 2 de este trabajo se presenta la micro-red a desarrollar con sus distintoscomponentes, también se mencionan las ventajas de utilizar una arquitectura DC enel bus de distribución. Además se definen las condiciones generales de funcionamiento,el marco de simulación y las herramientas a utilizar.En el Capítulo 3 se presenta el modelo eléctrico de un panel fotovoltaico, con suscurvas características; además se diseña el convertidor DC-DC con su respectivo controladorlineal proporcional integral. También se analiza la técnica para el seguimiento delpunto de máxima potencia en base al voltaje del panel, utilizando el algoritmo Perturbary Observar (P&O) . Finalmente se presenta la simulación del sistema de generaciónconsiderando variaciones en la irradiación y temperatura.En el Capítulo 4 se analiza el sistema de almacenamiento, donde se desarrolla elmodelo eléctrico de una batería ion litio, bajo ciertas consideraciones, con el comportamientodel voltaje frente a una carga y descarga de esta. Además se presenta el modeloeléctrico del convertidor con su respectivo controlador lineal proporcional integral. Porúltimo se entrega el resultado de la simulación del sistema de almacenamiento frente aun escenario de carga y descarga.El Capítulo 5 desarrolla el modelo de la red y del rectificador trifásico, con el control de este último; también se entrega el resultado de la simulación al considerar variacionesen la corriente del bus. Además en este capítulo se analizar el modelo de lacargar y su convertidor DC-DC considerando los requerimientos del sistema; también sepresenta el resultado de la simulación al considerar cambios en la corriente de referencia.Por último, en el Capítulo 6 se presenta la simulación conjunta de los distintosactores de la micro-red, bajo cinco escenarios. Se considera que el sistema de generaciónproporciona energía, el sistema de almacenamiento carga y descarga las baterías, tambiénun flujo bidireccional de potencia entre la red y la micro-red, y un consumo de energíapor parte de la carga.