MEJORA DE LA CALIDAD DE POTENCIA EN SISTEMAS DE POTENCIA REMOTOS CON CONEXIÓN A RED DÉBIL Y ELEVADA PENETRACIÓN DE CONVERTIDORES ELECTRÓNICOS DE POTENCIA

2022

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Garcerá Sanfeliú Gabriel

El funcionamiento de los sistemas de potencia remotos con conexión a redes eléctricas muy débiles, con relaciones de cortocircuito que pueden estar por debajo de 2, y con elevada penetración de convertidores electrónicos de potencia ha sido estudiado en condiciones normales de operación. Sin embargo, la respuesta de estos sistemas frente a perturbaciones debe ser considerada cuidadosamente. A continuación se describen varias brechas de investigación no resueltas. El primer problema considerado es la completa eliminación del desequilibrio de tensión en algún punto arbitrario del sistema, el cual no tiene por qué coincidir con el punto de conexión del convertidor. Este problema debe resolverse mediante la participación de los convertidores de potencia de manera cooperativa. Las corrientes suministradas deben ser proporcionales a las potencias nominales de los convertidores. Además, debe tenerse en cuenta que la mejora del desequilibrio de tensión en un punto puede provocar un mayor desequilibrio en otros puntos. Esta cuestión debe ser considerada para evitar puntos con un desequilibrio muy elevado mediante la activación de mecanismos de corte de potencia cuando sea necesario. El segundo problema es la reducción significativa del contenido armónico de la tensión en un punto arbitrario del sistema. La solución de este problema ha consistido en la utilización de dispositivos específicos conectados en el punto de compensación, lo que resulta en una medida cara debido a la necesidad de adquirir estos dispostivos de potencia dedicados. Resulta más interesante considerar la solución basada en la capacidad no utilizada por los convertidores de potencia que interconectan las fuentes y dispositivos de almacenamiento con la red. En este caso, la dificultad reside en la distancia física entre el punto de compensación y la localización de estos convertidores. Otra cuestión a tener en cuenta es que la mejora depende del punto de operación del sistema, asociado a la situación de pico o valle de la producción y consumo así como al estado de carga de los dispositivos de almacenamiento. El último problema es la limitación de corriente en los convertidores durante el arranque de grandes cargas o en situaciones de fallos severos (por ejemplo, cortocircuitos entre fases). La solución estándar consiste en incluir una impedancia virtual en serie con la salida del convertidor. Sin embargo, esta solución causa inestabilidades, como se ha ilustrado en la literatura específica. Por este motivo, debería realizarse una búsqueda sistemática de soluciones de control alternativas que limiten la corriente máxima entregada por los convertidores sin producir armónicos y que garantice la estabilidad del sistema en todos sus puntos de operación. El objetivo general del subproyecto es la mejora de las características de los sistemas de potencia remotos con conexión a redes débiles, de baja calidad de potencia y con elevada presencia de convertidores de potencia. El reto de estos sistemas reside en la poca fiabilidad y calidad de la red eléctrica, lo que implica que la mejora de la calidad de potencia debe conseguirse con la colaboración entre los convertidores de potencia. La relevancia de la propuesta reside en la amplia variedad de instalaciones en las que puede ser desplegada en el futuro. Los sistemas de potencia remotos pueden ser instalados en islas, zonas rurales, incluso en instalaciones con una seguridad elevada como instalaciones militares o estratégicas.