Diseño de una estrategia de control para una estación rectificadora VSC-MMC en un enlace HVDC

Abstract

La transmisión en corriente continua de alto voltaje (HVDC, por sus siglas en inglés) ha surgido como una solución eficiente para transportar grandes cantidades de energía eléctrica a largas distancias, especialmente en aplicaciones que requieren alta controlabilidad y estabilidad del sistema. Entre las tecnologías disponibles, los convertidores fuente de voltaje (VSC, por sus siglas en inglés) basados en convertidores multinivel modulares (MMC, por sus siglas en inglés) destacan por su escalabilidad, alta calidad de forma de onda, y flexibilidad operativa. En este trabajo se considera una topología MMC de puente completo para una estación rectificadora en sistemas HVDC, seleccionada por su robustez ante condiciones del lado DC y sus capacidades de control mejoradas frente a otras configuraciones. La principal contribución es la implementación de una estrategia de control de corriente predictiva tipo dead-beat en el marco de referencia a-b-c, aplicada directamente a las variables del convertidor sin requerir transformaciones de coordenadas, lo que permite un seguimiento preciso de la corriente de referencia. Adicionalmente, el sistema de control del rectificador comprende un controlador del bus DC basado en un regulador proporcional-integral (PI) para regular la tensión en el lado de DC y generar las señales de referencia de corriente para el controlador predictivo. La etapa de generación de pulsos de disparo del rectificador utiliza la técnica de modulación por ancho de pulso con portadoras desfasadas (PSC-PWM, por sus siglas en inglés), adecuada para convertidores multinivel debido a su capacidad para balancear las tensiones de los capacitores de los submódulos, distribuir los eventos de conmutación, y reducir el rizado de la tensión en DC. El sistema se modela en MATLAB/Simulink y su desempeño se evalúa en condiciones de estado estable, mediante el análisis de la calidad de las formas de onda y métricas de desempeño como la distorsión armónica total y el error cuadrático medio. Los resultados confirman la efectividad de la estrategia de control implementada.