Diseño del control y simulación de un compensador serie estático sincrónico

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL.   Obtener un modelo de simulación de un Compensador Serie Estático Sincrónico, que pueda ser utilizado en estudios eléctricos de estado estable en sistemas eléctricos de potencia. OBJETIVO ESPECIFICO.   Calcular los parámetros de control del Compensador Serie Estático Sincrónico que actúan como filtros (inductor y capacitor) y su función es de absorber el rizado de la onda del convertidor con el propósito de obtener una onda de tipo sinusoidal con un rizado aceptable y comprobar mediante simulación que los valores obtenidos cumplen la función indicada. Obtener el diseño de control que permita que el Compensador Serie Estático Sincrónico cumpla la función de controlar el flujo de potencia de una línea de transmisión en valores deseados por el sistema. Simulación de disturbios de tipo sag, swell y oscilaciones sub-sincrónicas en el sistema de transmisión para comprobar el correcto funcionamiento del Compensador Serie Estático Sincrónico.

Generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. Acerca de la estabilidad[2]… Tensión. Corriente. Angulo.

dispositivos FACTS Compensación en serie Esquema básico del SSSC

  FLUJO DE POTENCIA ENTRE BARRAS Parámetros que pueden ser alterados [3]: Magnitud de los voltajes en las barras Vs y Vr Impedancia de la línea, X Ángulo entre los voltajes de nodo, d = ds – dr

COMPENSACION SERIE ENTRE BARRAS [9]            

Topología del convertidor monofásico DC – AC [11] COMPENSADOR SERIE ESTATICO SINCRONICO SSSC Topología del SSSC [10] Por fase:

Permite obtener a la salida del VSC o inversor un voltaje troceado que se genera por medio de la comparación entre una señal sinusoidal (moduladora) y una triangular (portadora) [12] MODULACION SPWM Frecuencia de la señal portadora igual a frecuencia de conmutación. Frecuencia de la señal de control igual a frecuencia voltaje promedio a la salida del convertidor.   Proceso de modulación SPWM ? MODULACION SENOIDAL POR ANCHO DE PULSO SEÑAL PROMEDIO CICLO POR CICLO

BIPOLAR TIPOS DE MODULACION SPWM UNIPOLAR [14]

CONVERTIDORES MULTINIVEL Inversor monofásico compuesto por n puentes H en cascada [15] Proceso de modulación para general n pulsos Voltaje del convertidor multinivel de 8 niveles

Análisis fasorial del sistema de transmisión de 2 barras METODOS PARA COMPENSAR SAGS DE VOLTAJE Sin compensación Con compensación

Análisis fasorial del sistema de transmisión de 2 barras METODOS PARA COMPENSAR SWELLS DE VOLTAJE Sin compensación Con compensación

PERTURBACION TIPO SAG ANÁLISIS DE LA COMPENSACIÓN                         PERTURBACION TIPO SWELL

Perturbación sub-sincrónica MÉTODO PARA COMPENSAR OSCILACIONES SUB-SINCRONICAS EN EL ÁNGULO                  

DIMENSIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES DEL SSSC  

  DIMENSIONAMIENTO DEL TRANFORMADOR   la tensión inyectada mediante este elemento hacia la red debe ser pequeña comparada con la tensión del sistema de transmisión y su aislamiento respecto a tierra considerablemente elevado.

DIMENSIONAMIENTO DEL CONVERTIDOR         Voltajes de los enlaces DC de cada puente: Voltaje del convertidor:

SEÑAL MODULADORA Y PORTADORAS Señal moduladora y cinco portadoras Voltaje del convertidor multinivel con cinco niveles Proceso de modulación para generar 5 pulsos

DIMENSIONAMIENTO DEL INDUCTOR     Circuito realizado en simulink Circuito equivalente para el cálculo del inductor

DIMENSIONAMIENTO DEL INDUCTOR Area escogida para dimensionar el inductor Voltaje del inductor              

DIMENSIONAMIENTO DEL CAPACITOR   Circuito equivalente para el cálculo del capacitor Circuito equivalente realizado en simulink

DIMENSIONAMIENTO DEL CAPACITOR Corriente en el inductor Area escogida para dimensionar el capacitor              

CURVAS DE VOLTAJE Y CORRIENTE DEL CONVERTIDOR Curva de voltaje entregado a la red y corriente circulando por el convertidor Verificación del rizado en la onda de corriente y voltaje

verificacion de la Potencia nominal entregada por el convertidor al sistema de transmisión    

ESTRATEGIA DE COMPENSACIÓN Y DE CONTROL Esquema del control del SSSC       Transformada de Park [18]

DISEÑO DE CONTROL DEL SSSC Este sistema de control es aplicado al SSSC y consta de dos lazos definidos como sigue:Lazo interno = Lazo de corriente.Lazo externo= Lazo de voltaje.

Cálculo de Vfref Cálculo de K Cálculo de Vf Vs, Vr K I Ps Vfref

MODELO MATEMATICO DEL LAZO DE CORRIENTE EN EL CONVERTIDOR       Polaridades de voltajes y dirección de corriente Dominio abc: Dominio dq:

        función de transferencia de la planta de lazo de corriente Aplicando la Transformada de Laplace Términos cruzados

MODELO MATEMATICO DEL LAZO DEVOLTAJE EN EL SISTEMA DE TRANSMISION       Polaridades de voltajes y dirección de corriente Dominio abc: Dominio dq:

función de transferencia de la planta de lazo de voltaje   Aplicando la Transformada de Laplace       Términos cruzados

CÁLCULO DEL CONTROLADOR APLICANDO LA TECNICA DEL FACTOR K.         Tipos de controladores

CALCULO DEL CONTROLAR DEL LAZO DE CORRIENTE             frecuencia de corte Diagrama de Bode de la ganancia de la planta de corriente  

CALCULO DEL CONTROLAR DEL LAZO DE CORRIENTE              

CALCULO DEL CONTROLADOR DEL LAZO DE VOLTAJE Diagrama de Bode de la ganancia de la planta de voltaje         frecuencia de corte    

CALCULO DEL CONTROLADOR DEL LAZO DE VOLTAJE              

MODELO DEL COMPENSADOR SERIE ESTATICO SINCRONICO EN SIMULINK

      Esquema del controlador de voltaje Esquema del controlador de corriente       Ecuación de corriente Ecuación de voltaje CONTROL DE VOLTAJE Y CORRIENTE  

Esquema de la modulación Esquema del convertidor multinivel de una fase MODULACION Y CONVERTIDOR

TRNSFORMADOR Y FILTROS INDUCITVO Y CAPACITIVO Esquema del Filtro Inductivo Esquema de los Transformadores y Capacitores

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