Módulo basado en la técnica power hardware-in-the-loop para la emulación de sistemas de distribución de energía eléctrica

Abstract

La evolución de las redes eléctricas hacia las redes eléctricas inteligentes (Smart Grids) ha impulsado la adopción de nuevas tecnologías que mejoran la eficiencia y flexibilidad de los sistemas eléctricos. Sin embargo, esta transformación plantea nuevos desafíos en términos de operación y control en entornos reales. En este contexto, las herramientas de simulación en tiempo real, especialmente la técnica Power-Hardware-in-the-Loop (PHIL), permiten la integración de equipos físicos en entornos virtuales, facilitando el desarrollo de estudios sobre estos desafíos y la implementación de pruebas seguras en condiciones cercanas a la realidad. Este trabajo presenta el diseño y la implementación de un módulo de simulación en tiempo real basado en la técnica PHIL. El diseño se centra en la emulación de un sistema de distribución de energía eléctrica en su operación normal en estado estable. La integración de dispositivos de hardware reales, como cargas o generadores distribuidos, se realiza por medio de una interfaz a base de convertidores electrónicos de potencia usando una topología bidireccional AC/DC/AC en configuración back-to-back, cumpliendo un papel importante en la implementación de la técnica PHIL. De esta manera, el modelo del sistema de distribución es simulado en tiempo real en una plataforma digital y dispositivos reales bajo prueba son integrados al entorno de simulación mediante la interfaz de electrónica de potencia desarrollada y sistemas de sensado, permitiendo de esta forma realizar pruebas que combinan los dos sistemas (modelos de software y dispositivos de hardware reales) en una simulación en lazo cerrado. Se presentan resultados de simulación y experimentales del módulo desarrollado, los cuales permitieron verificar su funcionamiento y evaluar su desempeño ante variaciones de carga (dispositivo real bajo prueba). Finalmente, con este trabajo se busca fortalecer los procesos de investigación y aprendizaje en el campo de las redes eléctricas inteligentes para los estudiantes de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Electrónica de la Universidad Industrial de Santander (UIS).