Diseño e implementación de controladores lineales para regulación del bus DC en convertidores VSC para HVDC
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Universidad Distrital Francisco José de Caldas. Colombia
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Resumen
Descripción
Durante las últimas dos décadas se ha innovado y desarrollado tecnologías en los sistemas de transmisión en corriente continua. El desarrollo tecnológico en equipos y componentes electrónicos de potencia ha permitido la flexibilidad y mo-dularidad de interconexiones de varios sistemas en corriente alterna y corriente continua. En este sentido, la tecnología de sistemas de transmisión de alta tensión en corriente continua, a base de convertidores a fuente de tensión, aparece como una opción tecnológica de amplio desarrollo gracias a la facilidad y flexibilidad que ofrece en el control del flujo de potencia activa y reactiva entre sistemas de diferentes características. Por lo tanto, para una correcta operación del sistema de transmisión en alta tensión en corriente continua, se requiere una regulación del voltaje en el bus de corriente continua y el flujo de potencia reactiva entre la subestación rectificadora y la red de corriente alterna con el cual se interconecta. En el presente artículo se establecen metodologías para el modelado, identificación y diseño de con-troladores para la regulación del bus de corriente continua y el flujo de potencia reactiva en un convertidor a fuente de voltaje operando como rectificador. Adicionalmente, se abordan técnicas de control por realimentación de estados aplicadas al convertidor a fuente de voltaje. Por último, se presentan resultados prácticos obtenidos de la im-plementación de un prototipo de convertidor en conjunto con los controladores diseñados.
During last two decades, several technologies have developed and improved the high voltage direct current systems. The technological growth in power electronics converters has led to increase flexibility and modularity for interconnections of alternating current and direct current systems. In this sense, high voltage direct current system based on voltage source converters appear as feasible and flexible technology when active and reactive power flow have to be regulated between different power grids. Therefore, for an adequate operation, one of the major challenges is to regulate the direct current voltage and the reactive power flow between the alternating current system and the voltage source converter at the rectifier station. In this document, several methodologies will be explored for modeling, identifying, and designing controllers to regulate the direct current voltage at the common bus, and reactive power flow. In particular, linear techniques such as feedback states are used for the design of controllers. Finally, practical results will be presented on a physical voltage source converter prototype.
During last two decades, several technologies have developed and improved the high voltage direct current systems. The technological growth in power electronics converters has led to increase flexibility and modularity for interconnections of alternating current and direct current systems. In this sense, high voltage direct current system based on voltage source converters appear as feasible and flexible technology when active and reactive power flow have to be regulated between different power grids. Therefore, for an adequate operation, one of the major challenges is to regulate the direct current voltage and the reactive power flow between the alternating current system and the voltage source converter at the rectifier station. In this document, several methodologies will be explored for modeling, identifying, and designing controllers to regulate the direct current voltage at the common bus, and reactive power flow. In particular, linear techniques such as feedback states are used for the design of controllers. Finally, practical results will be presented on a physical voltage source converter prototype.