Diseño del control jerárquico en tiempo discreto de una microrred DC

Abstract

Los desarrollos tecnológicos y normativos a causa de la crítica situación climática, vienen poniendo de manifiesto las necesidades de un cambio de paradigma por lo que refiere a la generación de energía eléctrica. En esta transición, las microrredes pueden jugar un papel importante. Una microrred está formada por distintas partes. Generalmente, suele haber componentes de generación a partir de recursos renovables, acumuladores con el fin de no desaprovechar la energía eléctrica producida y aumentar la flexibilidad del sistema, etapas de potencia que permitan anexar distintas partes de la microrred, otras de distribución y, finalmente, el bloque del control que vela por la estabilidad y suele trabajar juntamente conla unidad central de gestión. De forma tradicional, la generación en sistemas eléctricos se caracteriza por estar compuesta por sistemas con grandes inercias y tiempos de respuesta relativamente lentos. Las comunicaciones utilizadas para gobernar estos sistemas suelen utilizar señales de control con frecuencias bajas, en el orden de segundos. Esto choca de manera frontal con las características intrínsecas de las microrredes, con convertidores de potencia con bajas inercias y dinámicas en el orden de los milisegundos. Con el objetivo de integrar estas microrredes en estos sistemas tradicionales, donde las frecuencias de las señales de control están muy por debajo de la dinámica de la microrred, este trabajo se centra en el diseño y análisis, en tiempo discreto, de un control jerárquico para el correcto funcionamiento de una microrred DC formada por dos nodos conectados en paralelo. El primer nivel, el cual se conoce como primario, se ha utilizado un control descentralizado basado en droop controlque implementauna relación directa entre la tensión del bus y la corriente que debe entregar el convertidor, mientras que los dos siguientes, secundario y terciario, corrigen los niveles de tensión y la distribución de potencias de cada nodo en función del estado de la microrred.Todo ello, se desarrolla a nivel teórico des del punto de vista deltiempo discretoobservando losefectosdel tiempo de muestreoen la dinámica del sistema, ya que la velocidad de ejecución de los lazos superiores del control podría verse limitada por la velocidad de sensado o transmisión y recepción de datos. Además, este estudio viene introducido por cierta teoríageneral de las microrredes y de metodologías de análisis en tiempo discreto, y termia con una validación basada en simulaciones bajo diferentes escenarios posibles que engloban el sistema al completo.