Control coordinado de recursos distribuidos en redes de distribución híbridas AC/DC malladas

Abstract

Esta tesis está enfocada en el diseño de un control coordinado para recursos distribuidos en redes híbridas de distribución en malla AC/DC, partiendo de las tradicionales redes de distribución radial, proponiendo un diseño que pueda ser replicado en el laboratorio. Basada en el concepto de microrred y control jerárquico, la arquitectura de control está diseñada para aprovechar al máximo la flexibilidad y confiabilidad de la arquitectura propuesta. Además, el control propuesto tiene una dependencia reducida de las comunicaciones en términos de estabilidad, a pesar de que se utilizan para una operación óptima. Las propuestas de esta tesis se pueden clasificar en las diferentes capas de control jerárquico. Se ha diseñado y probado una propuesta para la capa de control interna del convertidor DC/DC. El control se basa en el concepto de generador virtual de corriente continua. El esquema básico del generador virtual de corriente continua solo se enfoca en uno de los lados del convertidor, pero en los convertidores interconectando dos redes, ambos lados pueden ser de interés para el control. Para usar la misma arquitectura de control para controlar la tensión del otro lado, solo se requiere una adaptación de las variables que involucran el control de tensión (similar a referir las variables al nivel de tensión del otro lado del convertidor). Luego, se aplica una media ponderada al control de cada lado. En la propuesta de tesis, los pesos para hacer la media se eligen para que sean proporcionales a la desviación de tensión con respecto al valor nominal.Este control proporciona al convertidor de interconexión la capacidad de operar como formador de red en ambos lados al mismo tiempo, requiriendo solo un elemento de soporte de red en cualquiera de los lados, lo que reduce los requisitos con respecto a los convertidores formadores de red. Se propone un control secundario para controles primarios basados en droop. Las características más importantes de este control secundario son la flexibilidad, con el objetivo de explotar las diferentes alternativas de flujo de energía, y la robustez frente a retrasos en la comunicación o pérdida de datos. El método comienza con el cálculo de la solución óptima de flujo de energía atendiendo a cualquier criterio, como la minimización de pérdidas o la utilización económica de los sistemas de almacenamiento de energía. Las variables que intervienen en el droop se obtienen a partir de esa solución de flujo de potencia y la característica de droop se mueve de modo que contenga el punto definido por la solución. La posibilidad de combinar este control con problemas de optimización debido a la mencionada flexibilidad se demuestra mediante un problema de optimización económica que podría considerarse en la capa de control terciaria. Finalmente, se desarrolla un droop basado en las ecuaciones de flujo de potencia en la descomposicion dq. En lugar de utilizar las funciones trigonométricas normalmente utilizadas para la obtención de los droops clásicos, se utiliza el equivalente dq. El droop se aplica a ambos componentes de la tensión en lugar de la frecuencia y la amplitud. Esto permite lograr que no haya desviación de frecuencia en régimen permanente. Además, para el droop se considera el acoplamiento entre la ecuación de potencia activa y reactiva cuando las líneas no son puramente inductivas/resistivas. El droop se compara con los clásicos P/f + Q/V (líneas inductivas) y P/V + Q/f (líneas resistivas) para diferentes valores de relación R/X, mostrando un buen desempeño. Se analiza el efecto de los desajustes en la estimación R/X, con un desempeño razonablemente bueno incluso para errores extremos en la estimación.