Sistemas de Control Primario y Secundario. Roberto Cárdenas D. Ingeniero Electricista, Msc. Ph.D.

Transcripción

1 Sstemas de Control Prmaro y Secundaro Roberto Cárdenas D. Ingenero Electrcsta, Msc. Ph.D.

2 Droop Control Ya dscutmos Droop Control, maestro y esclavo, los cuales son utlzados en sstemas de generacón convenconal. Además de los sstemas de generacón convenconal, Droop-Control puede ser utlzado en cualquer sstema donde la fuente de generacón se conecta a la red a través de un conversor front-end.

3 Control de cada nversor Se muestra un nversor de los que se encuentran conectados a la red Inversor L fltro DC lnk E Carga En un sstema como este cada nversor puede regular el voltaje en la carga utlzando sstemas de control ben conocdos. (PI control o control resonante)

4 Control de cada nversor Lazos de tensón Térmnos de desacoplo E 0 V d * PI PI * d *q PI PI j e e 2/3 I g Lazos de corrente θ e q d e j e 3/2 abc e j e 3/2 v abc

5 Control Prmaro Lo que se muestra en la dapostva anteror es el control prmaro. Cada nversor controla la tensón en su salda. En este caso la tensón de eje drecto. La tensón en cuadratura es cero. El dseño corresponde a lo típco en sstemas de lazos andados. El lazo nterno es 10 veces mas rápdo que el externo. Típcos anchos de banda, 200Hz-1000Hz en el lazo nterno y 20Hz-100Hz en el externo. Por supuesto que anchos de banda mayores (o menores) son posbles, pero dependen de la caldad de los transductores, frecuenca de swtchng, frecuenca de muestreo resolucón y velocdad de los ADs, etc.

6 Dseño de los controladores El dseño de los lazos de control se realza utlzando lugar de la raíz o Bode. En el dseño se aplca la metodología clásca. El lazo nterno tene una gananca de 1, al dseñar el lazo externo.

7 Control Prmaro Como se obtenen el angulo θ e y el voltaje de referenca v d*?. Respuesta. Utlzando el control droop.

8 Determnacón del ángulo Control droop f max + - m p e e ángulo eléctrco E I g P f k ω c v v β 3/2 abc s + ω c Fltro de desacoplo P + + X X β 3/2 v abc P = k(v α α + v β β )

9 Determnacón del voltaje de Control droop referenca + V max V d * - E I g m v Q f k ω c v β v 3/2 abc s + ω c Fltro de desacoplo Q + - X X β 3/2 v abc Q= k(v β α v β )

10 Control Prmaro El fltro de desacoplo tene como funcón evtar que el control droop nterfera con los sstemas de control de voltaje y corrente. El desacoplo se logra utlzando nuevamente la regla de dez (o algo smlar). El ancho de banda del control droop es 1/10 del ancho de banda del control prmaro. Por lo tanto s el lazo externo de voltaje tene un ancho de banda de 20Hz-100Hz, entonces el fltro del droop tene una frecuenca de corte de 2Hz- 10Hz.

11 Control Secundaro Al utlzar el control droop la frecuenca total del sstema, en estado estaconaro, no será necesaramente 50Hz. El voltaje en algún punto determnado del sstema tambén puede ser muy bajo. Se debe utlzar algún tpo de sstema de control que permta reestablecer el voltaje y la frecuenca a los valores nomnales.

12 Se supone que exsten n undades en el sstema. Cada una con Control droop de voltaje y control droop de frecuenca. Solo dos se muestran E Línea L Sstema de Control 1 ab1 v abc abc v abc Sstema de Control 2 Después de una perturbacón la frecuenca no será 50Hz

13 Control Secundaro de frecuenca E Línea Sstema de Control 1 Sstema de Control 2 e PI v g v βg 3/2 e e jθ * + - PI PLL Lazo de control secundaro Canal de Comuncacones de baja velocdad

14 Control Secundaro de Voltaje E Línea v Sstema de Control 1 v - 1/n Sstema de Control 2 v v * + - PI No es posble regular el voltaje de todo el sstema. Se regula (por ejemplo) el voltaje promedo de la red. Lazo de control secundaro Canal de Comuncacones de baja velocdad

15 Anchos de Banda de los Sstemas de control Debdo a que exsten muchos sstemas de control funconando smultáneamente, se deben desacoplar estos para poder efectuar los dseños de los controladores. La forma mas común de desacoplar sstemas de control, es utlzando anchos de banda dstntos. Esto ya se ha estudado en cursos anterores.

16 Anchos de Banda de los Sstemas de control Sstema de Control Control prmaro de corrente Ancho de banda n Control prmaro de voltaje n /10 Control droop de frecuenca/potenca actva Control droop de voltaje/potenca Reactva Control secundaro de frecuenca Control secundaro de voltaje n /100 n /100 n /1000 n /1000 Los controles secundaro de voltaje y frecuenca normalmente tenen anchos de banda de menos de 1Hz.