Diseño de estrategias de control para operación desbalanceada de microrredes de baja tensión

Abstract

Las microrredes se alzan como una solución plausible a los problemas de integración de energías renovables y de generación distribuida a los sistemas eléctricos, permitiendo además la alimentación de zonas aisladas. En sistemas de baja tensión las cargas suelen ser monofásicas, lo que constituye una fuente natural de desbalances. Para el control de microrredes se opta generalmente por un control jerárquico, con control primario distribuido y control secundario y terciario centralizado. En general, se trabaja con control primario mediante curvas de estatismo emulando el comportamiento de las máquinas síncronas en los inversores, con lo cual los inversores comparten carga. El control secundario y terciario se encarga de mantener el sistema en condiciones nominales de operación y de optimizar la operación de la microrred. En el presente trabajo de título se aborda el control de microrredes de baja tensión ante desbalances. Usando el programa Plecs se ha simulado una microrred compuesta de tres inversores y líneas de transmisión de naturaleza resistiva, con las cuales se alimentan tres cargas balanceadas, sometiendo al sistema a impactos de carga desbalanceados. Para el diseño del control primario se ocupan curvas de estatismo y un lazo de impedancia ficticia. Se añade en paralelo con el control primario lazos de control que compensan la presencia de componentes de secuencia negativa y cero en la tensión. Se ha probado dos estrategias de control de secuencia negativa, una cooperativa y otra no cooperativa. El control secundario se encarga de restaurar la frecuencia y tensión a sus valores nominales. En los resultados obtenidos, se observa que el sistema reparte cargas de secuencia positiva. La impedancia ficticia permite que, aunque la línea sea resistiva, el sistema responda como si sus líneas fuesen de naturaleza inductiva. Para probar el control de secuencia negativa se ha simulado la respuesta del sistema ante un impacto de carga bifásico entre las fases a y b. Al conectar cargas trifásicas desequilibradas se consigue inyectar desbalance de secuencia negativa y cero. El control de secuencia negativa y cero actúa compensando la presencia de estas componentes con éxito; sin embargo, la estrategia colaborativa no comparte bien la potencia de secuencia negativa entre inversores. Esto ocurre debido a que las impedancias de las líneas afectan el desempeño de este control.