Control de Convertidores Electrónicos de Potencia y Sincronización

Control de Convertidores Electrónicos de Potencia y Sincronización

Aunque todavía se proponen y utilizan circuitos de control analógicos, la clara tendencia es la implementación de los algoritmos de control en dispositivos digitales. Dispositivos actuales como Los procesadores de señal digital (DSP), los conjuntos de puertas programables en campo (FPGA) y los microcontroladores permiten la implementación digital de controladores para convertidores de electrónica de potencia. [54–56]. La implementación digital ofrece bastantes ventajas respecto a la analógica circuitos, sobre todo su flexibilidad en el diseño, implementación y mantenimiento.

Dijo que el punto de operación P-Q de un VSC conectado a la red depende de φ1. En general, Los controladores de convertidores electrónicos de potencia implementan algoritmos de sincronización para evaluar los intercambios de energía eléctrica. Medidas en el punto de acoplamiento común. (PCC) se realizan para estimar los ángulos de fase absolutos de tensión/corriente (θv1 y/o θi1). En este trabajo, los valores estimados tienen un “sombrero”: p.e. el valor estimado de θv1 se expresa como ˆθv1. Se emplean valores estimados para evaluar φ1 y, por tanto, la operación P-Q. punto.

La figura 1.20 muestra un esquema simplificado del controlador de retroalimentación de voltaje de enlace de CC (vcc) utilizando un Filtro PI y SRF obtenidos mediante la transformación Park (P+1). El ángulo de fase para la generación de P+1 se obtiene a partir de un bloque de sincronización (ˆθv1). Suponiendo un seguimiento perfecto (ˆθv1 = θv1), la corriente de la red (iabc) está en fase con el voltaje de la red (vabc), por lo que solo hay flujo de energía activa desde el PCC al enlace de CC.

Los controladores de voltaje de enlace de CC se implementan en una amplia gama de aplicaciones, donde los condensadores se emplean como dispositivo de almacenamiento de energía; p.ej.:

• Power Line Conditioners [16, 41–44].

• Controlled Rectifiers with a high power factor [16, 26, 57–59].

• Motor Drives [60].

• FACTs devices [35].

Utilizando los valores de la tabla 1.3, se ha simulado el controlador de CC para mostrar el papel del algoritmo de sincronización:

[pic 1]

Tabla 1.3 Valores de rectificador basados ​​en VSC.

[pic 2]

Bucle de control de voltaje de enlace de CC simplificado de VSC

La Fig. 1.21 muestra voltajes/corrientes en estado estacionario del sistema de energía para un seguimiento perfecto. (punteado) y cuando hay un error de fase constante en estado estacionario (θ1e = θv1 − ˆθv1) de ≈14 grados (sólido). El efecto del error de fase distinto de cero es un factor de potencia de desplazamiento cos(φ1) reducción, tanto para sistemas monofásicos como trifásicos. Un cos(φ1)/= 1 da como resultado Q /=0, por lo que se necesitan corrientes nominales más altas para mantener la tensión del bus en el valor de referencia (vcc). Por lo tanto, el error promedio de fase en estado estacionario (¯θ1e)5 debe cancelarse para obtener un Controlador optimizado en tiempo real.

La figura 1.22 muestra voltajes/corrientes en estado estacionario cuando hay ondulación del segundo armónico. sobre la estimación de fase. Como se muestra, la ondulación en la medición infiere también la ondulación en iabc. y vcc 6. Por lo tanto, el ruido en la estimación de fase reduce todo el rendimiento del controlador de enlace de CC.

[pic 3]

Figura 1.22: Funcionamiento del VSC en estado estable. Efecto de la onda expansiva en ˆθ1.

Se proporciona una comparativa entre un bloque de sincronización relativamente rápido y uno lento en la figura 1.23. Como era de esperar, el sistema con una estimación más rápida recupera primero el estado estacionario, y la desviación máxima de v∗dc de su valor nominal o de referencia (v∗dc) es menor. Este segundo punto puede ser crítico en algunos sistemas, ya que los convertidores electrónicos de potencia El experimento no funciona correctamente cuando el voltaje del enlace de CC es inferior a un valor umbral.

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