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Control predictivo del lado de la red de plantas de energía renovable bajo perturbaciones severas

Los convertidores del lado de la red de las plantas de energía renovable deben ser capaces de hacer frente a perturbaciones graves de la red, como fallas en la red y caídas de tensión. El control predictivo basado en modelos proporciona un rendimiento excepcional a los convertidores del lado de la red: respuesta dinámica rápida, buen error de seguimiento y corrientes de alta calidad. Sin embargo, elegir el mejor conjunto de vectores para la modulación requiere evaluar todas las posibles combinaciones de vectores usando una función de costo, lo que precisa mucho tiempo. Por lo tanto, la modulación se lleva a cabo normalmente con solo uno o dos vectores por período Modulación por ancho de pulsos (PWM) para ahorrar tiempo de cálculo, pero esto hace que la modulación no sea lineal. Esta falta de linealidad imposibilita utilizar componentes simétricos en cuadrículas no balanceadas.

Un equipo de investigadores en el que participa IMDEA Energía propone y publica en IET Renewable Power Generation* un control predictivo lineal multivectorial basado en modelos que controla la potencia de ambas secuencias utilizando una única función de coste y analiza el efecto de la respuesta transitoria de varios sistemas de descomposición de secuencias en las predicciones de control predictivo basado en modelos y la respuesta dinámica. El multivector propuesto proporciona corrientes con Distorsión Armónica Total (THD) baja mientras mantiene reducido el tiempo de cálculo. Además, el documento aborda la extrapolación del control predictivo basado en el modelo multivector propuesto a convertidores de nivel N. La simulación y los resultados experimentales han demostrado que el control predictivo es capaz de hacer frente a fallas monofásicas, de fase a fase y a caídas de tensión. A pesar de las perturbaciones, se mantiene el espectro armónico previo a la falta, lo que significa que la modulación simultánea de ambas secuencias no conduce a un peor rendimiento. El modelo de control predictivo (MPC) multivectorial propuesto presenta las mismas deficiencias que los MPC estándar, principalmente la sensibilidad a las variaciones de los parámetros (particularmente la inductancia) pero, además, la pérdida de predicciones precisas durante el transitorio del sistema de descomposición, que degrada la respuesta dinámica. De este modo, el método propuesto mejora la calidad de la corriente eléctrica de la red.

(*) Ramirez, D.; Castillo, R.D.J.; Zarei, M.E.; Serrano, J. “Linear multi-vector model-based predictive control for grid side converters of renewable power plants under severe grid disturbances”, IET Renewable Power Generation, 2021, 15 (5), 964-979

https://ietresearch.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1049/rpg2.12076

Más información: Mohammad Ebrahim Zarei, Investigador postdoctoral, Unidad de Sistemas Eléctricos, mohammad.zarei@imdea.org

Tensión de red (arriba) y Corrientes de línea durante el recorrido de caída de tensión (abajo) con el método propuesto

Energía eléctrica intercambiada con la red durante el recorrido de caída de tensión con el método propuesto

Fecha: 
Viernes, Junio 4, 2021