Implementación de las estrategias de control de inversores grid following y grid forming (2023)
Existen dos tecnologías principales de inversores, grid following y grid forming, que se han estado incorporando de manera significativa a los sistemas de potencia. El objetivo principal de los inversores es la de convertir la energía de corriente continua DC a energía de corriente alterna AC. Esta conversión se logra con ayuda de los dispositivos semiconductores que involucra el inversor que se encienden o apagan con base en las instrucciones de los lazos de control internos. En este documento se presenta el diseño y análisis de tres tipos de inversores. Se diseñó un inversor grid following y un inversor grid forming con lazos de control en el marco dq0 y un inversor grid forming con control VSM. Se explica en detalle el proceso de diseño de cada uno de los lazos de control, hallando los parámetros adecuados en un sistema base con una tensión de 415 Vrms. Para evaluar el desempeño de los inversores, se llevaron a cabo simulaciones en tiempo real utilizando el equipo Typhoon HIL 402. Se conectaron cargas de 10kVA con un factor de potencia de 0.8 en atraso para observar y analizar el comportamiento de los inversores ante eventos transitorios. También se investigó la influencia de los parámetros de control (mp, mq, J y D) en la estabilidad y respuesta del sistema, así como la parametrización de los lazos de control de voltaje y corriente que utilizan controladores PI . Los resultados mostraron que el control que opera en el marco de referencia dq0 actúa de forma más rápida y presenta menos oscilaciones en comparación con el control VSM. Sin embargo, el control VSM al simular las características de un generadores sincrónico presenta mayor inercia y más estabilidad. Sin embargo, durante el análisis de fallas, se determinó que el control implementado no cumple con los requisitos de red de inversores en términos de inyección de potencia reactiva y limitación de corrientes. Por lo tanto, es necesario realizar ajustes en los controles actuales que puedan satisfacer las condiciones de falla que se presenten el sistema.