Estudio, Control y Simulación de un STATCOM en Conexión Delta con Celdas tipo Puente en H Conectadas en Cascada.
Loading...
Date
2024
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
Los dispositivos STATCOM (Static Synchronous Compensator) pertenecientes a la familia de los Flexible A.C Transmission Systems (FACTS) son basados en Convertidores del tipo Puente en H en Cascada y son ampliamente utilizados hoy en día para mejorar la estabilidad de los sistemas eléctricos. Frente a este escenario es que el Grupo Antofagasta Minerals, uno de los principales productores de cobre en Chile, tiene como proyecto la instalación de un dispositivo STATCOM en una de sus divisiones. El motivo de este trabajo es analizar la topología que se implementará y proponer una estrategia de control que permita lograr un factor de potencia cercano al unitario y operar ante variaciones de carga para mantener el voltaje constante. En primer lugar, se realiza una revisión de la topología STATCOM, analizando cómo se constituye desde los Inversores Puente en H hasta conformar la topología Single-Delta Bridge Cells (SDBC) y el tipo de modulación a utilizar. Luego, se avanza a la etapa de especificación donde se detallan las características del sistema a estudiar, el cual se encuentra a un nivel de tensión de 13.8 [kV] con una carga que exige 120 [Mvar] de potencia reactiva inductiva. Se realizan simulaciones en el software PLECS en estado estacionario sin la incorporación de un sistema de control y variando la cantidad de celdas que posee la topología, esto con el objetivo de analizar la influencia que tiene el número de celdas en la operación. De este análisis se obtiene información relevante acerca de la capacidad propia del STATCOM para mantener un nivel de tensión en continua en condiciones estacionarias sin un sistema de control y se destaca la importancia de incorporar lazos de control para conseguir una operación estable. Luego, se propone una estrategia de control que consta de tres etapas las cuales se resumen en un lazo de control de tensión para mantener el nivel de tensión en continua general en un valor estable, un lazo de control de corriente capaz de seguir la exigencia de potencia reactiva de la carga y por último una etapa de control de tensión individual para controlar la tensión en continua de cada celda considerando que puedan tener diferentes pérdidas y valores de capacitancia. Por último, se simula el sistema dinámico y se analizan las variables consideradas de interés. Para una potencia de 100 [MW] y 120 [Mvar] donde se aplica un aumento de carga a modo de escalón llegando a una potencia final de 160 [MW] y 230 [Mvar]. Para ambos casos el factor de potencia es prácticamente unitario, además, se obtienen niveles de tensión en continua estables con celdas de diferentes características.
Description
Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Eléctrico/a.
Keywords
Electrónica de potencia, Convertidores de corriente eléctrica, Maquinaria eléctrica