DISEÑO DE UN CONTROLADOR LINEAL CON AMORTIGUAMIENTO ACTIVO PARA EL FLUJO DE POTENCIA ACTIVA Y REACTIVA EN UN CONVERTIDOR DE RED CON FILTRO LCL
Palabras clave:
Convertidor Electrónico, Filtro LCL, Estabilidad, Transferencia de Potencia, Amortiguamiento ActivoResumen
El control de potencia activa y reactiva se ha utilizado en los sistemas de generación distribuida para evitar problemas como caídas de voltaje o ayudar en la restauración del punto de operación por medio de inversores de red (VSI, por sus siglas en inglés). El filtro LCL es utilizado para atenuar las componentes armónicas del VSI generadas por la conmutación de interruptores electrónicos, sin embargo, provoca resonancia que debe ser amortiguada para asegurar un buen funcionamiento; el amortiguamiento activo es un método efectivo para atenuar el comportamiento resonante. En este documento se investiga el efecto del amortiguamiento en un controlador de corriente por medio de un lazo de retroalimentación para la corriente del capacitor del filtro cuando se transfiere potencia activa y reactiva usando el marco de referencia síncrono (dq0). El diseño del controlador se desarrolla a partir de los márgenes de estabilidad, a saber, margen de fase (MF) y de ganancia (MG), el ancho de banda y la capacidad de atenuar la resonancia del filtro LCL, además, los márgenes y la atenuación se pueden mejorar con el amortiguamiento activo.Citas
O. Ellabban, H. Abu-Rub y F. Blaabjerg, “Renewable energy resources: Current status, future prospects and their enabling technology”, Renewable Sustainable Energy Rev., vol. 39, pp. 748-764, 2014.
Secretaria de Energía, “Programa de desarrollo del sistema eléctrico nacional”, 2018 [En linea]. Disponible en: https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/331770/PRODESEN-2018-2032-definitiva.pdf. [Accedido: 10-Sep-2019]
T. Kousksou, P. Bruel, A. Jamil, T. El Rhafiki y Y. Zeraouli, “Energy storage: Applications and challenges”, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 120, pp. 59-80, 2014.
H. Athari, M. Niroomand y A. Mohammad, “Review and classification of control systems ingrid-tied inverters”, Renewable Sustainable Energy Rev., vol. 72, pp. 1167-1176, 2017.
X. Jinming y X. Shaojun, “LCL-resonance damping strategies for grid-connected inverters with LCL filters: a comprehensive review”, J. Mod Power Syst. Clean Energy., vol. 6, no. 2, pp. 292-305, 2018.
J. Wang, J. Yan, L. Jiang y J. Zou, “Delay-dependent stability of single-loop controlled grid-connected inverters with LCL filters”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 31, no. 1, pp. 743-757, 2015.
A. Aapro, T. Messo y T. Roinila, “Effect of active damping on output impedance of three-phase grid-connected coneverter”, IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 64, no. 9, pp. 7532-7541, 2017.
A. Müfit, et. al., “Overview of recent grid codes for wind power integration”, OPTIM2010, pp. 1152-1160, 2010.
V. Yaramasu, et. al. “High-power wind energy conversion systems: State-of-the-art and emerging technologies”, Proceedings of the IEEE, vol. 103, no. 5, pp. 740-788, 2015.
J. Alcalá, V. Cárdenas, J. Espinoza, “Investigation on the limitation of the BTB-VSC converter to control the active and reactive power flow”, Electr. Power Syst. Res., vol. 143, pp. 149-162, 2017.
S. Sang, N. Gao, R. Cai y R. Li, “A novel power-voltage control strategy for the grid-tied inverter to raise the rated power injection level in a weak grid”, IEEE J. Emerging Sel. Top. Power Electron., vol. 6, no. 1, pp. 219-232, 2017.
A. Samui y S. R. Samantaray, “New active islanding detection scheme for constant power and constant current controlled inverter-based distributed generation”, IET Gener. Transm. Distrib., vol. 7, no. 7, pp. 779-789, 2013.
J. Miret, A. Camacho, M. Castilla, L. G. de Vicuña y J. Matas, “Control scheme with voltage support capability for distributed generation inverters under voltage sags”, IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 11, pp. 5252-5262, 2011.
H. Geng, D. Xu, B. Wu y G. Yang, “Active islanding detection for inverter-based distributed generation systems with power control interface”, IEEE Trans. Energy Convers, vol. 26, no. 4, pp. 1063-1072, 2011.
G. Hang, S. Sang y X. Cai, “Impedance analysis and stabilization control of the LCL type wind power inverter under weak conditions”, J. Renewable Sustainable Energy, vol. 10, no. 3, p. 035301, 2018.
J. Xu, S. Xie y B. Zhang, “Stability analysis and improvement of the capacitor current active damping of the LCL filters in grid connected applications”, Journal of Power Electr., vol. 16, no. 4, pp. 1565-1577, 2016.
M. Liserre, F. Blaabjerg y S. Hansen, “Design and control of an LCL-filter-based three-phase active rectifier”, IEEE Trans. Ind. Appl, vol. 41, no. 5, pp. 1281-1291, 2005.
J. Alcalá, “Estudio de convertidores Back-to-Back”, Universidad Autónoma de San Luis Potosí 2009.
J. Hahn, T. Edison y T. F. Edgar, “A note on stability analysis using bode plots”, Chemical Engineering Education, vol. 35, nº 3, pp. 208-211, 2001.
Mondal, Debasish, C. Abhijit y S. Aparajita, “Chapter 2: Fundamental Models ofSynchronous Machine”, de Power system small signal stability analysis and control., Academic Press, 2014.
