Integración de sistemas fotovoltaicos a la red con funcionalidades de compensación de carga y capacidad de operación ante hundimientos de tensión

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dc.contributor.advisorMantilla Villalobos, María Alejandra
dc.contributor.advisorPetit Suárez, Johann Farith
dc.contributor.authorOsorio Silva, Fausto
dc.contributor.evaluatorDuarte Gualdrón, César Antonio
dc.contributor.evaluatorSerna Suárez, Iván David
dc.contributor.evaluatorOsma Pinto, Germán Alfonso
dc.contributor.evaluatorGarnica López, Miguel Andrés
dc.contributor.evaluatorDíaz Aldana, Nelson Leonardo
dc.date.accessioned2025-05-21T19:07:00Z
dc.date.available2025-05-21T19:07:00Z
dc.date.created2025-05-15
dc.date.issued2025-05-15
dc.description.abstractLa integración de servicios auxiliares en inversores fotovoltaicos (PV) conectados a la red permite mejorar la calidad de la energía y la confiabilidad en redes de distribución. Un inversor PV con funcionalidades adicionales, como compensación de carga, se denomina inversor multifuncional. Incorporar estas funcionalidades en inversores de próxima generación mejora el aprovechamiento de su capacidad nominal y su rentabilidad. Entre los servicios auxiliares requeridos se encuentran las capacidades de Fault Ride-Through (FRT) y soporte de red durante fallas de corta duración, exigidas actualmente por códigos de red en distintos países. Al integrar estas funcionalidades, debe considerarse la corriente nominal del inversor, ya que los servicios auxiliares pueden demandar potencias que excedan su capacidad. Por tanto, los algoritmos de control deben limitar la corriente inyectada, considerando las exigencias de compensación. Esto es especialmente relevante en la compensación de desbalance de carga, donde el inversor debe generar corrientes desbalanceadas. Esta tesis propone una estrategia de control flexible para inversores multifuncionales que integran compensación de factor de potencia y desbalance de carga, manteniendo la corriente dentro de límites seguros. La estrategia utiliza dos parámetros de control que definen las capacidades de compensación según la potencia activa disponible y las necesidades de la carga. Además, se implementa un algoritmo de control que prioriza funciones según un esquema jerárquico: inyección de potencia activa, compensación de potencia reactiva y compensación de desbalance. Adicionalmente, se propone un algoritmo que incorpora capacidades Low Voltage Ride Through (LVRT), permitiendo al inversor continuar conectado y brindar soporte de potencia reactiva ante hundimientos de tensión. Las propuestas fueron validadas mediante simulaciones en Matlab/Simulink y pruebas experimentales, evidenciando un desempeño adecuado bajo cargas desbalanceadas y eventos de hundimiento de tensión. Este trabajo se enmarca en el proyecto financiado por Minciencias y la Universidad Industrial de Santander (contrato 80740-542-2020).
dc.description.abstractenglishThe integration of auxiliary services into grid-connected photovoltaic (PV) inverters enhances power quality and addresses stability and reliability challenges in distribution networks. A PV inverter that includes additional functionalities, such as load compensation, is referred to as a multifunctional inverter. Incorporating these features into the next generation of PV inverters enables better utilization of the rated capacity, improving system cost-effectiveness. Furthermore, functionalities like Fault Ride-Through (FRT) and reactive power support during short-duration faults are increasingly required by grid codes in systems with high distributed generation. One key consideration is the inverter’s nominal current limit, as auxiliary services may demand power beyond its rated capacity. Control algorithms must therefore restrict the inverter’s current to avoid component overloading. This becomes especially relevant when addressing load unbalance, which requires injecting unbalanced currents. The control strategy must then include current limiting that accounts for this condition. This PhD thesis presents a flexible control strategy for multifunctional PV inverters that includes power factor correction and load unbalance compensation, ensuring operation within safe current limits. The strategy defines two tunable control parameters that adjust the compensation capabilities based on the portion of the rated capacity not used for active power injection and the required compensation levels. A current-limiting algorithm is also proposed, establishing compensation priorities through a hierarchical scheme: active power injection, reactive power compensation, and load unbalance compensation. Additionally, the thesis introduces an algorithm to integrate Low Voltage Ride Through (LVRT) functionality, allowing the inverter to remain connected and support reactive power injection during voltage sags, in compliance with grid code requirements. The proposed system was validated through simulations in Matlab/Simulink and experimental testing under various conditions. Results confirm effective performance under unbalanced loads and voltage sags. This work was conducted within the research project funded by Minciencias and UIS (contract No. 80740-542-2020).
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/EnRecursoHumano/query.do
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería
dc.description.orcidhttps://orcid.org/0009-0007-3662-7998
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45572
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería: Área Ingeniería Electrónica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectSistemas fotovoltaicos
dc.subjectCompensación de carga
dc.subjectHundimientos de tensión
dc.subjectInversores fotovoltaicos multifuncionales
dc.subjectControl flexible
dc.subjectLow Voltage Ride Through (LVRT)
dc.subjectCompensación de desbalance de carga
dc.subject.keywordPhotovoltaic Systems
dc.subject.keywordLoad Compensation
dc.subject.keywordVoltage Sags
dc.subject.keywordMultifunctional Photovoltaic Inverters
dc.subject.keywordFlexible Control
dc.subject.keywordLow Voltage Ride Through (LVRT)
dc.subject.keywordLoad Unbalance Compensation
dc.titleIntegración de sistemas fotovoltaicos a la red con funcionalidades de compensación de carga y capacidad de operación ante hundimientos de tensión
dc.title.englishIntegration Of Photovoltaic Systems Into The Grid With Load Compensation Functionalities And Operation During Voltage Sags
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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Doctorado en Ingeniería: Área Ingeniería Electrónica