Modelación y control no lineal de un sistema de transmisión de potencia VSC-HVDC

Abstract

En el presente trabajo se realiza un estudio teórico de un sistema de transmisión de potencia HVDC basado en convertidores fuente de voltaje de dos niveles. Específicamente, se estudia el caso de un enlace monopolar point-to-point entre dos sistemas trifásicos que eventualmente operan a distintas frecuencias de red. Se desarrollan dos modelos del sistema, el primero es un modelo en ejes reales que incluye la técnica de modulación SPWM, con la ayuda de este modelo se realiza el diseño de los componentes pasivos del sistema para una condición nominal de operación. El segundo modelo es una representación del espacio de estados en ejes dq, el que sólo describe los fenómenos asociados a la componente fundamental de las variables eléctricas de cada lado alterno. Basado en este último modelo se obtienen las expresiones que determinan los puntos de operación del sistema, con las cuales es posible estudiar las regiones de operación del mismo. Posterior al análisis en lazo abierto, se propone una estrategia de control no lineal basada en el método de linealización entrada salida que permite regular el nivel de tensión en el enlace y manejar en forma desacoplada los flujos de potencia activa y reactiva en el sistema; el sistema de control basado en el modelo dq es probado mediante simulación con el modelo en ejes reales. Finalmente se presentan los resultados de simulación, los que demuestran un buen desempeño del sistema de control en cuanto a los objetivos de diseño, además de reducir el acoplamiento dinámico y eliminar el acoplamiento estático entre las variables en ejes d y q del sistema.