Publication: Estrategia de control óptimo para plantas fotovoltaicas de gran escala conectadas a redes trifásicas mediante convertidores puente H en cascada
Date
2022-12-13
Authors
Calderón Rivera, Felipe Andrés
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Un pilar fundamental para superar la crisis climática global es la reducción drástica en las emisiones
de gases de efecto invernadero producto de la actividad humana. En el sector eléctrico, grandes
bloques de energía provenientes de fuentes contaminantes han sido reemplazadas por la instalación
de plantas fotovoltaicas de gran escala. Para las cuales, el desarrollo de nuevas topologías de
convertidores basados en electrónica de potencia busca incrementar su eficiencia y rendimiento.
Particularmente, el convertidor puente H en cascada (CHB) ha sido objeto de interés debido a
que su implementación posee una alta granularidad del esquema MPPT, un menor requerimiento
de filtrado en las corrientes de línea y la posibilidad de ser conectado a una red de media tensión
mediante el apilamiento de módulos de menor tensión. Naturalmente, los desbalances de generación
entre fases han sido el mayor desafío técnico para propiciar la adopción de esta topología. No
obstante, la solución documentada de este problema radica en la inyección de una tensión de modo
común en las tensiones de fase del convertidor CHB. En este trabajo de tesis se elabora un modelo
matemático que permite determinar una tensión de modo común con mínimo contenido armónico
para lidiar con desbalances de generación entre fases manteniendo un flujo de corrientes de red
balanceado y con bajo contenido armónico. Por lo demás, se confeccionan expresiones analíticas
para la tensión de modo común óptima y las regiones factibles de esta técnica. De esta manera,
se desarrolló un análisis en la implementación de la estrategia de inyección de una tensión de
modo común que derivó en la construcción de un algoritmo iterativo y distribuido para calcular
esta tensión en tiempo real. Por su parte, un controlador de tipo Phase-Shifted Model Predictive
Control (PSMPC) se empleó para el control en tiempo real de las corrientes inyectadas a la red,
cuyas soluciones óptimas se calcularon mediante un algoritmo de tipo Active-Set Method (ASM).
Finalmente, las pruebas experimentales en laboratorio con un convertidor CHB de siete niveles
permitieron verificar la efectividad de la estrategia propuesta logrando desbalances de corriente
de, a los más, un 1% y un THDe máximo de 2:8% en un conjunto de experimentos con severos
desbalances de potencia entre fases.
Description
Keywords
CHB , CONTROL OPTIMO , DESBALANCES DE POTENCIA , MPC , PV