CONTROL PREDICTIVO BASADO EN MODELO PARA UN INVERSOR CON UN FILTRO LC A LA SALIDA EN RECURSOS ENERGÉTICOS DISTRIBUIDOS (DERS)

Abstract

En este trabajo se regula la tensión de salida de un filtro LC de un Recurso Energético Distribuido (DER) para lograr su comportamiento como oscilador controlado cumpliendo con las limitaciones físicas del convertidor. Se implementa un Control Predictivo Basado en Modelos (MPC) que permite imponer restricciones sobre el estado y la entrada, pero a un costo computacional relativamente alto en comparación con otros métodos de control. No obstante, las restricciones aplicadas a la tensión modulada del convertidor y a la corriente del convertidor permiten mejorar el desempeño del control y lograr una respuesta segura ante contingencias. Para MPC, se utilizan tres solvers diferentes basados en métodos de punto interior, active set y primer orden, empleando los solvers quadprog, mpcactivesetsolver y operator splitting solver for quadratic programs (OSQP), respectivamente. Además se evalúa el rendimiento de los solvers con las formulaciones densa y sparse de MPC. Se incluye en el control un filtro estacionario de Kalman como observador de estados y perturbaciones, que estima la corriente de salida del DER y las perturbaciones de entrada para lograr el seguimiento de referencia y rechazo a perturbaciones del sistema. El software de simulación de electrónica de potencia utilizado es PLECS, integrado con Matlab/Simulink para la implementación del control. Este banco de pruebas de simulación se utiliza para ajustar los parámetros de control, incluido el horizonte, y estimar las potenciales mejoras en la eficiencia numérica que se puede lograr utilizando OSQP y la formulación sparse de MPC en la aplicación de interés. De esta manera, se identifican alternativas eficientes para futuras implementaciones en tiempo real.