Inyección de energía fotovoltaica mediante máquinas sincrónicas virtuales.

Abstract

Las metas de descarbonización de matrices energéticas han promovido el aumento de la participación de la energía fotovoltaica en las redes eléctricas alrededor del mundo. La inserción a gran escala de esta fuente de energía está cambiando las condiciones de operación de las redes eléctricas, por una parte se están produciendo problemas de sobretensión debido a la inyección de grandes cantidades de potencia activa cuando la demanda es baja y por otra parte se tienen problemas de frecuencia debido a la perdida de inercia de la red, ya que esta fuente de energía se basa en convertidores estáticos de potencia, los cuales no tienen una inercia inherente como si la tienen las máquinas sincrónicas. Para mitigar los problemas de falta de inercia en los sistemas de generación renovable, en este trabajo se propone implementar una estrategia de máquina sincrónica virtual denominada synchronverter en un inversor fotovoltaico con el propósito de proveer las funciones de soporte de frecuencia y voltaje que tienen las máquinas sincrónicas en el inversor fotovoltaico. El principio de funcionamiento de esta estrategia se basa en implementar las ecuaciones que modelan la máquina sincrónica en el microcontrolador del inversor, provocando que, desde el punto de vista de la red, no exista una diferencia notable entre el inversor y una máquina sincrónica. Esta propuesta se valida mediante simulaciones en Psim® y pruebas experimentales en un setup del laboratorio LACCEER de la Universidad del Bío-Bío. En ambos casos queda demostrada la capacidad de proveer las funciones de soporte de voltaje y frecuencia mientras se inyecta energía fotovoltaica, incluyendo el escenario en el que no se dispone de energía solar.