mapa del sitio home contacto

 
 
 
 
Nº Tesis: 74
 
 
MEJORAMIENTO DE LA ESTABILIDAD DE FRECUENCIA EN MICRORREDES
 
 
Autor:  Ing. Pablo  Frack
 
 
Nacionalidad:  Argentina
 
 
Fecha de defensa oral:  12/12/2016
 
 
Jurados:  Edson H. Watanabe, COPPE/UFRJ, Brasil Alberto Vargas, UNSJ
 
 
Beca:  CONICET DAAD Aachen, Alemania
 
 
Estadía en el exterior
 
 
Período: 
 
 
Lugar:  ,
 
 
Resumen:
 
 
En muchos países se está llevando a cabo lo que se denomina la transición energética desde un esquema de generación convencional basado en centrales térmicas, nucleares, etc. a un esquema de generación alternativo en donde las fuentes de energía renovable juegan el papel principal. Dentro de estas fuentes de generación alternativas, un gran número requiere de electrónica de potencia para su conexión a la red eléctrica. Más aún, la electrónica de potencia también ha sido progresivamente empleada a nivel de la demanda para conectar nuevas cargas. Además, nuevos dispositivos de compensación que utilizan electrónica de potencia son también cada vez más usados. De todo ello, es posible notar que la transición entre ambos esquemas se encuentra fuertemente caracterizada por el despliegue de electrónica de potencia.
Paralelamente, el paradigma convencional de generación representa un esquema centralizado mientras que el nuevo paradigma se conceptualiza como un esquema descentralizado, especialmente por el gran despliegue de las tecnologías de generación distribuida. Tales escenarios se caracterizan por un grado mayor de dificultad en la operación del sistema, debido al número mayor de nodos a considerar en el sistema. Por tal motivo, en los últimos años se han propuestos esquemas que puedan facilitar dicha operación. En este sentido, las Microrredes han surgido como una estructura de red novedosa que mejora la incorporación de las tecnologías de generación distribuida y representa un concepto fundamental dentro de las denominadas redes inteligentes, o Smartgrids. Esta topología modifica la forma en que se regula la energía eléctrica generada considerando la agrupación de un pequeño número de generadores distribuidos como pequeñas entidades – cada una representada por una microrred – capaces de operar de manera autárquica.
Esta operación autárquica, sin embargo, presenta nuevos desafíos que abren un mundo relativamente inexplorado a la comunidad científica. Entre tales desafíos el de control de frecuencia en microrredes que presentan una gran penetración de recursos distribuidos conectados mediante electrónica de potencia representa uno de los más importantes. Esto se debe principalmente a la falta de inercia de dichos dispositivos o unidades que resultan en fenómenos electromecánicos mucho menos amortiguados que en sistemas convencionales reduciendo los márgenes de estabilidad del sistema. Particularmente, la estabilidad de frecuencia se define como la capacidad del sistema de mantener el valor de frecuencia luego de una perturbación. En estos casos la inercia es un factor determinante para compensar las variaciones de potencia causadas durante el primer instante seguida dicha perturbación pues es un componente fundamental de la denominada Reserva Momentánea de energía de cualquier sistema de potencia. Un valor reducido de inercia resulta en mayores desviaciones de frecuencia respecto de su valor nominal causando desconexión de carga o incluso, en casos extremos, el colapso del sistema.
En virtud a lo expresado anteriormente, en esta tesis se propone y desarrolla una estrategia de control para dispositivos basados en electrónica de potencia que permite aprovechar la energía disponible de manera instantanea de estos dispositivos para compensar las variaciones mencionadas anteriormente. Esta estrategia se basa en las ecuaciones que modelan una máquina sincrónica con el fin de emular la caracterísitca transitoria, es decir, emular inercia de modo de conseguir una respuesta inercial que mejora la estabilidad de frecuencia. Es por esta razón que la estrategia de control se denomina la Máquina Sincrónica Virtual y supone una mejora respecto de las estrategias actuales dado que éstas últimas solo emulan la respuesta de estado estacionario de las máquinas sincrónicas, es decir, ignoran la respuesta transitoria inercial y por ende no permiten la participación en la Reserva Momentánea de energía, la cual sí la permite la Máquina Sincrónica Virtual justamente por emular inercia.
Los resultados tantos de simulación como experimentales demuestran que la Máquina Sincrónica Virtual mejora considerablemente parámetros tales como tasa de variación de frecuencia y desviación máxima de frecuencia que caracterizan de manera directa la estabilidad de frecuencia de sistemas de potencia. Se demuestra así que la Máquina Sincrónica Virtual presenta un gran potencial para mejorar la calidad de suministro (dada por la mejora en la estabilida de frecuencia) en Microrredes.