Control of Three Phase Inverters Under Voltage Sags

Abstract

Esta tesis doctoral se enfoca en mejorar el desempeño de inversores de potencia conectados a la red durante hundimientos de tensión. Se realizó una revisión de diferentes códigos de red (GC) para definir los requerimientos y las características de operación deseadas del convertidor durante hundimientos de tensión. Con base en esta revisión, esta tesis presenta dos contribuciones principales.

La primera contribución es un algoritmo de sincronización con un corto tiempo de stablecimiento, lo cual es crítico para la operación de inversores conectados a la red durante hundimientos de tensión. El algoritmo emplea un nuevo extractor de secuencias de dos muestras (TSSE) combinado con un seguidor de fase (PLL). El algoritmo TSSE extrae las componentes de secuencia positiva y negativa mientras que el PLL se usa para estimar la frecuencia fundamental de la red. Para mitigar el efecto de la distorsión armónica en la estimación del TSSE y del PLL, se utiliza un filtro Butterworht y un filtro de cancelación de señal retrasada (DSC), respectivamente. El desempeño del algoritmo de sincronización se evalúa a través de pruebas experimentales en lazo abierto y en lazo cerrado. Los resultados muestran la eficacia del TSSE-DCS en mejorar la estimación de las componentes de secuencia durante condiciones de red anormales para convertidores seguidores de red.

La segunda contribución es un algoritmo generador de la corriente de referencia o estrategia de corriente, que cumple con los requerimientos de la nueva generación de GC. Esta estrategia considera las condiciones pre falla para realizar la reducción de corriente, priorizando la inyección de corriente reactiva. Como objetivo segundario al soporte de tensión, la estrategia reduce las oscilaciones en la potencia activa instantánea y por ende en la tensión de la barra DC, al ajustar la inyección de corriente reactiva a través de la secuencia negativa de acuerdo al estándar alemán VDE-AR-N4120. El desempeño de la estrategia es validado por medio de simulaciones de un sistema de transmisión y pruebas experimentales en un modelo escalado. Los resultados confirman que la estrategia mitiga las oscilaciones en la potencia activa instantánea y permite incrementar la inyección de potencia activa proporcionando soporte de tensión a la red.