Control de sistemas fotovoltaicos y eólicos con conexión a red vía enlace HVDC

Abstract

El presente trabajo considera el uso de convertidores con rectificadores no-controlados con puentes de diodo (DR) en el extremo transmisor de un sistema HVDC para transmitir la energía desde parques eólicos o fotovoltaicos a la red. El uso de diodos presenta ventajas en términos de la disminución en las pérdidas de conducción, costos reducidos de instalación y una mayor confiabilidad. Para el caso de sistema fotovoltaicos se consideran los paneles fotovoltaicos (PV) en cascada con inversores fuente de tensión (VSI) conectados a un punto común de conexión (PCC). Para el caso de parques eólicos se consideran generadores síncronos de imanes permanentes (PMSG) conectados al PCC mediante conversores VSI’s en configuración back-to-back. Para el control de los VSI en el PCC se utilizan curvas de estatismo inverso variable del tipo (P −V ) y (Q−f) con el fin de transferir la potencia activa producida en las fuentes de ERNC y repartir la potencia reactiva en el punto común, además de controlar la tensión y la frecuencia de la red AC aislada que se forma. Para lo anterior se modelan los componentes de los sistemas y se prueban las estrategias de control, tanto en régimen permanente como transitorio. Los modelos y las estrategias de control se validan mediante simulación con el programa MATLAB-Simunlink, para un sistema de generación solar y eólico de 1000 MW. Estos sistemas forman una red AC aislada y conectada a una red principal mediante un enlace HVDC en 400 kV. El sistema HVDC usa un rectificador no controlado con puentes de diodos (DR) en la entrada. Además también se verifica de manera práctica para baja potencia mediante un prototipo experimental compuesto por tres VSI con una potencia de 2 kVA cada uno y controlados mediante un procesador de señales digitales (DSP). Para emular el enlace HVDC se utiliza un rectificador no controlado de 18 pulsos más un rectificador trifásico totalmente controlado. Los resultados de simulación como los resultados prácticos muestran que es posible controlar la potencia inyectada desde el punto común de la red AC que forman los VSI a través del enlace HVDC, también se verifica que es posible distribuir la potencia reactiva presente en el punto común que forman los inversores.