Un algoritmo de inyección de potencia reactiva para mejorar la confiabilidad operativa de la microrred
Autores: Liu, Baoquan; Li, Haoxuan; Zhang, Haoming; Han, Meng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un algoritmo de inyección de potencia reactiva para mejorar la confiabilidad operativa de la microrred
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Conversor
Fluctuación de potencia
Estrés térmico
Confiabilidad
Algoritmo
Microrred
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 56
Citaciones: Sin citaciones
Las microredes autónomas se han convertido en soluciones fiables y eficientes para áreas remotas e infraestructuras críticas. Sin embargo, los convertidores dentro de estas microredes experimentan fluctuaciones de potencia complejas a largo plazo causadas por variaciones aleatorias en las fuentes y cargas microscópicas. Estas fluctuaciones de potencia inducen ciclos térmicos en los chips semiconductores, lo que lleva a una falla por fatiga térmica y compromete la seguridad y fiabilidad tanto del convertidor como de la operación de la microred. Para abordar este problema, este documento propone un algoritmo de inyección de potencia reactiva destinado a reducir la fluctuación de potencia de salida del convertidor. El algoritmo implementa la inyección de potencia reactiva a nivel de control del convertidor, reestructurando así el perfil de potencia de salida y resultando en una reducción de las fluctuaciones de temperatura de unión en los IGBT. Este enfoque mitiga eficazmente el estrés térmico dentro de las capas de material del módulo, extendiendo la vida útil de los dispositivos de potencia y mejorando la fiabilidad operativa de la microred. La implementación del algoritmo se basa en la estrategia de control PQ, integrando el triángulo de potencia con la técnica de detección de envolvente. Además, el proceso de predicción de vida útil utiliza el modelo de acoplamiento electro-térmico, el algoritmo de conteo de ciclo de carga y el modelo Lesit. Los resultados de la simulación demuestran que, para un rango de fluctuación de potencia activa de 10 kW a 80 kW y una constante de tiempo RC equivalente de 22.5 s, el algoritmo logra una reducción significativa del 62.64% en la amplitud de la fluctuación de potencia de salida y extiende la vida útil de los dispositivos de potencia en un 74.13%. Los datos obtenidos muestran la eficacia del algoritmo en mejorar la vida útil de los dispositivos de potencia y en mejorar aún más la fiabilidad operativa de la microred bajo condiciones de parámetros específicas.
Descripción
Las microredes autónomas se han convertido en soluciones fiables y eficientes para áreas remotas e infraestructuras críticas. Sin embargo, los convertidores dentro de estas microredes experimentan fluctuaciones de potencia complejas a largo plazo causadas por variaciones aleatorias en las fuentes y cargas microscópicas. Estas fluctuaciones de potencia inducen ciclos térmicos en los chips semiconductores, lo que lleva a una falla por fatiga térmica y compromete la seguridad y fiabilidad tanto del convertidor como de la operación de la microred. Para abordar este problema, este documento propone un algoritmo de inyección de potencia reactiva destinado a reducir la fluctuación de potencia de salida del convertidor. El algoritmo implementa la inyección de potencia reactiva a nivel de control del convertidor, reestructurando así el perfil de potencia de salida y resultando en una reducción de las fluctuaciones de temperatura de unión en los IGBT. Este enfoque mitiga eficazmente el estrés térmico dentro de las capas de material del módulo, extendiendo la vida útil de los dispositivos de potencia y mejorando la fiabilidad operativa de la microred. La implementación del algoritmo se basa en la estrategia de control PQ, integrando el triángulo de potencia con la técnica de detección de envolvente. Además, el proceso de predicción de vida útil utiliza el modelo de acoplamiento electro-térmico, el algoritmo de conteo de ciclo de carga y el modelo Lesit. Los resultados de la simulación demuestran que, para un rango de fluctuación de potencia activa de 10 kW a 80 kW y una constante de tiempo RC equivalente de 22.5 s, el algoritmo logra una reducción significativa del 62.64% en la amplitud de la fluctuación de potencia de salida y extiende la vida útil de los dispositivos de potencia en un 74.13%. Los datos obtenidos muestran la eficacia del algoritmo en mejorar la vida útil de los dispositivos de potencia y en mejorar aún más la fiabilidad operativa de la microred bajo condiciones de parámetros específicas.