1. RIUdeG
  2. Tesis
  3. Maestría
  4. CUCEI
Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://hdl.handle.net/20.500.12104/81686
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dc.contributor.advisorZúñiga Haro, Pável
dc.contributor.advisorBarocio Espejo, Emilio
dc.contributor.advisorUribe Campos, Felipe Alejandro
dc.contributor.authorGutiérrez Castro, Marco Ángel
dc.date.accessioned2020-08-15T19:06:01Z-
dc.date.available2020-08-15T19:06:01Z-
dc.date.issued2016-05-27
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12104/81686-
dc.identifier.urihttps://wdg.biblio.udg.mx
dc.description.abstractEn esta tesis, se abordan de manera general los diferentes tipos de sistemas de control que se han propuesto para regular el funcionamiento de las microrredes en sus dos estados operativos: aisladas y en línea. De entre todos los modelos de controladores analizados se hace énfasis especial sobre los esquemas de control droop debido a que son los únicos que pueden regular el voltaje, la frecuencia y el flujo de potencia sin la necesidad de recurrir a sistemas de intercomunicación y complejas redes de mediciones. De los esquemas droop se revisan a fondo las variantes que se han propuesto como soluciones a los problemas más importantes que enfrentan dichos controladores. Esta revisión tiene como objetivo identificar inconvenientes que aún no han sido resueltos y proponer algunas soluciones a los mismos. Posteriormente, tomando como punto de partida las variantes del esquema de control droop propuestas por otros autores y aquellas que se generan en esta tesis tras la implementación de las soluciones formuladas a los problemas persistentes, se integra un esquema de control híbrido que presenta de manera conjunta todas las ventajas y características de los controladores que lo constituyen. Algunas de estas son un mejor desempeño transitorio, mayor precisión en la regulación del flujo de potencia, perfiles de voltaje y frecuencia de alta calidad, entre otras. Finalmente, para validar tanto las soluciones propuestas para los esquemas droop como el esquema híbrido resultante, se efectúan análisis de desempeño mediante simulaciones de la operación de estos controladores en una microrred de prueba. En este análisis se evalúan diferentes parámetros de operación tales como, la rapidez de respuesta del controlador, la precisión para controlar el reparto de potencia entre los inversores y la calidad de los perfiles de voltaje y frecuencia. De la revisión de los resultados obtenidos del trabajo se formulan las conclusiones correspondientes y se proponen algunas oportunidades para investigaciones futuras.
dc.description.tableofcontentsResumen III Abstract IV Lista de Figuras V Lista de Tablas VIII Lista de Acrónimos IX Tabla de Contenido X Capítulo I Introducción 1 1.1 Antecedentes ........................................................................................................... 1 1.1.1 Fuentes de generación distribuida y microrredes ........................................ 1 1.1.2 Principales estructuras de control................................................................ 4 1.1.3 Esquemas de control para microrredes ....................................................... 6 1.1.4 Esquema de control droop ........................................................................... 8 1.2 Justificación ............................................................................................................. 9 1.3 Objetivos ................................................................................................................. 9 1.3.1 Objetivos generales ..................................................................................... 9 1.3.2 Objetivos particulares.................................................................................. 9 1.4 Hipótesis ................................................................................................................ 10 1.5 Metodología........................................................................................................... 10 1.6 Organización de la tesis ......................................................................................... 10 1.7 Referencias ............................................................................................................ 11 Capítulo II Esquemas de Control Droop 14 2.1 Introducción........................................................................................................... 14 2.2 Esquema de control droop convencional ............................................................... 15 2.2.1 Enfoques del controlador droop convencional .......................................... 15 2.2.1.1 Caso inductivo ........................................................................... 16 2.2.1.2 Caso resistivo ............................................................................. 18 2.2.1.3 Caso capacitivo .......................................................................... 20 2.2.2 Desventajas de esquema de control droop convencional .......................... 22 2.2.2.1 Imprecisiones causadas por desviaciones en las referencias de voltaje .................................................................................... 23 XI 2.2.2.2 Imprecisiones debidas a impedancias de salida desiguales ....... 24 2.2.2.3 Contraposición entre la calidad del voltaje y la frecuencia, y la precisión de reparto ................................................................ 24 2.2.2.4 Imposibilidad de adaptación a los cambios de escenario de operación .................................................................................... 25 2.2.2.5 Oscilaciones de voltaje y frecuencia .......................................... 25 2.2.2.6 Respuesta transitoria inadecuada ............................................... 26 2.3 Propuestas de solución: variantes del esquema droop ........................................... 26 2.3.1 Controlador droop angular ........................................................................ 26 2.3.2 Controlador droop multienfoque ............................................................... 27 2.3.3 Controlador droop proporcional derivativo .............................................. 28 2.3.4 Controlador droop robusto ........................................................................ 29 2.3.5 Controlador adicional de impedancia de salida ........................................ 31 2.4 Análisis de desempeño de los controladores droop ............................................... 32 2.4.1 Descripción del sistema de prueba ............................................................ 32 2.4.1.1 Microrred de prueba ................................................................... 32 2.4.1.2 Modelo de las fuentes de generación distribuida ....................... 33 2.4.1.3 Modelo de las fuentes de generación distribuida ....................... 34 2.4.2 Descripción del escenario de operación .................................................... 34 2.4.3 Objetivos del análisis ................................................................................ 34 2.4.4 Resultados obtenidos ................................................................................. 35 2.4.4.1 Perfiles de voltaje y frecuencia .................................................. 35 2.4.4.2 Relaciones de reparto de la potencia activa y reactiva entre los inversores ............................................................................. 36 2.4.4.3 Potencia activa y reactiva suministrada a la carga ..................... 37 2.4.4.4 Potencia activa y reactiva aportada por cada convertidor .......... 38 2.5 Discusión de los resultados ................................................................................... 40 2.6 Conclusiones del capítulo ...................................................................................... 41 2.7 Referencias ............................................................................................................ 41 Capítulo III Sintonización Automática en Esquemas de control Droop 43 3.1 Introducción........................................................................................................... 43 3.2 Inadaptabilidad operativa en los esquemas de control droop ................................ 44 3.2.1 Sintonización de los controladores droop ................................................. 45 XII 3.2.2 Planteamiento del problema ...................................................................... 46 3.3 Propuesta de solución ............................................................................................ 47 3.4 Validación del subsistema de sintonización propuesto ......................................... 52 3.4.1 Escenario de prueba .................................................................................. 52 3.4.1.1 Microrred de prueba ................................................................... 52 3.4.1.2 Condiciones de operación .......................................................... 54 3.4.2 Objetivos de la simulación de prueba ....................................................... 54 3.4.3 Resultados obtenidos ................................................................................. 54 3.4.3.1 Perfiles de voltaje y frecuencia .................................................. 55 3.4.3.2 Relaciones de reparto de la potencia de carga ........................... 56 3.4.3.3 Potencia activa y reactiva suministrada a la carga ..................... 57 3.4.3.4 Potencia activa y reactiva aportada por los convertidores ......... 58 3.4.3.5 Coeficientes proporcionales de los lazos de control de potencia ...................................................................................... 59 3.5 Conclusiones del capítulo ...................................................................................... 59 3.6 Referencias ............................................................................................................ 59 Capítulo IV Esquema de Control Droop Híbrido 61 4.1 Introducción........................................................................................................... 61 4.2 Solución propuesta al problema de contraposición ............................................... 62 4.2.1 Flujos de potencia en microrredes............................................................. 62 4.2.2 Compensación de precisión para el reparto de la potencia ....................... 64 4.2.2.1 Compensación por magnitud de voltaje ..................................... 64 4.2.2.2 Compensación por ángulo de voltaje ......................................... 68 4.2.2.3 Directrices de implementación................................................... 69 4.3 Selección de variantes del esquema droop ............................................................ 69 4.3.1 Variantes que mejoran el nivel de voltaje ................................................. 70 4.3.2 Variantes que incrementan la precisión del reparto de potencia ............... 71 4.3.3 Variante que mejora la respuesta transitoria ............................................. 72 4.3.4 Variante que logra la flexibilidad de enfoque ........................................... 72 4.4 Esquema droop híbrido resultante ......................................................................... 73 4.5 Validación del controlador híbrido propuesto ....................................................... 75 4.5.1 Escenario de prueba .................................................................................. 75 4.5.1.1 Microrred de prueba ................................................................... 75 XIII 4.5.1.2 Condiciones de operación .......................................................... 77 4.5.2 Objetivos de la simulación de prueba ....................................................... 77 4.5.3 Resultados obtenidos ................................................................................. 78 4.5.3.1 Perfiles de voltaje y frecuencia .................................................. 78 4.5.3.2 Precisión en el reparto de la potencia activa y reactiva entre los inversores ............................................................................. 79 4.5.3.3 Cantidad de potencia activa y reactiva suministrada a la carga ........................................................................................... 80 4.5.3.4 Cantidad de potencia activa y reactiva aportada por los inversores ................................................................................... 80 4.5.3.5 Coeficientes proporcionales de los lazos de control de potencia ...................................................................................... 81 4.7 Conclusiones del capítulo ...................................................................................... 82 4.8 Referencias ............................................................................................................ 82 Capítulo V Conclusiones de la Tesis 84 5.1 Conclusiones generales ......................................................................................... 84 5.2 Aportaciones .......................................................................................................... 85 5.3 Trabajos futuros ..................................................................................................... 85
dc.formatapplication/PDF
dc.language.isospa
dc.publisherBiblioteca Digital wdg.biblio
dc.publisherUniversidad de Guadalajara
dc.rights.urihttps://www.riudg.udg.mx/info/politicas.jsp
dc.subjectIngenieria Electrica
dc.title“Controlador Híbrido para Microrredes de Corriente Alterna Basado en la Unificación de Variantes del Esquema de Control Droop”
dc.typeTesis de Maestria
dc.rights.holderUniversidad de Guadalajara
dc.rights.holderGutiérrez Castro, Marco Ángel
dc.coverageGUADALAJARA, JALISCO
dc.type.conacytmasterThesis-
dc.degree.nameMAESTRIA EN CIENCIAS EN INGENIERIA ELECTRICA-
dc.degree.departmentCUCEI-
dc.degree.grantorUniversidad de Guadalajara-
dc.degree.creatorMAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERIA ELECTRICA-
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