Control de sistemas de generación distribuida renovable mediante conceptos de pasividad y de moldeo de potencia

Abstract

En la presente tesis se analizan y proponen controladores basados en pasividad para su utilización en sistemas de generación distribuida renovable. En este sentido, empleando los conceptos del control vectorial para una máquina de rotor bobinado y empleando las ideas de pasividad/moldeo de potencia se presenta un controlador para la potencia activa y reactiva. La ley de control propuesta se la evalúa en diferentes escenarios de funcionamiento del aerogenerador. Además, se presenta una micro red que opera en forma aislada. Con el objetivo de aumentar la calidad del suministro eléctrico se considera un sistema de almacenamiento en la estructura de la misma. En esta estructura en particular se considera el control del sistema de almacenamiento de energía mediante moldeo de potencia con el objetivo de controlar la potencia activa y reactiva que entrega al punto de conexión. Los aportes originales presentados en esta tesis son los siguientes: 1. Aplicar nuevas herramientas de control no lineal en contraposición a las capacidades limitadas de las herramientas lineales en el contexto de los sistemas de generación distribuida renovable. 2. Diseño de un controlador para el control de la potencia activa para un aerogenerador equipado con un generador asincrónico de rotor bobinado mediante los conceptos de control vectorial y la técnica basada en pasividad por moldeo de potencia. 3. A partir de los resultados anteriores empleando las ideas de un aerogenerador equivalente y el control por balance de potencia se desarrolla un controlador para las potencias activa y reactiva que intercambia un parque eólico vinculado a una red. 4. Desarrollo de una acción integral para los controladores de las potencias activa y reactiva para los generadores de rotor bobinado de los aerogeneradores que conforman el parque eólico considerado sin perder la estructura de las ecuaciones de Brayton-Moser. 5. Diseño de dos estrategias de control basadas en Moldeo de Potencia para el generador de rotor bobinado considerando que el generador opere neutral a la red y otra que regula la tensión en caso de que exista una variación en el punto de conexión. 6. Análisis de una micro red que opera de forma aislada. 7. Diseño de un controlador para un sistema de almacenamiento de energía que interviene en una micro red, que opera en forma aislada, mediante moldeo de potencia garantizando la estabilidad del sistema no lineal mediante una función de Lyapunov. 8. Diseño de una estrategia de acondicionamiento de la referencia para la potencia que entrega el sistema de almacenamiento de energía. 9. En los análisis y evaluaciones de los controladores de Moldeo de Potencia, se utiliza una carga dinámica para representar la gran capacidad instalada de motores de inducción en una red eléctrica típica. 10. A través de la síntesis por moldeo de potencia de los controladores empleados en un sistema de conversión de energía eólica y en una micro red se muestra que puede incrementarse la zona de funcionamiento estable de cada sistema.