Comparación de bucles de enganche de fase utilizados para medidas de frecuencia en una red eléctrica de baja inercia con generación eólica
Autores: Guerrero-Bermúdez, Orlando David; Martinez, Sergio; Molina, Eder; Candelo-Becerra, John E.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Comparación de bucles de enganche de fase utilizados para medidas de frecuencia en una red eléctrica de baja inercia con generación eólica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Mediciones de frecuencia precisas
Sistemas de energía eléctrica
Energía renovable
Lazos de fase
Controladores de frecuencia primaria
Sistemas de energía de baja inercia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
La necesidad de medidas de frecuencia más precisas en los sistemas eléctricos está aumentando debido a la creciente penetración de energías renovables y la subsiguiente reducción de la inercia, lo que da lugar a fluctuaciones de frecuencia más intensas. Los bucles de enganche de fase (PLLs) son ahora más precisos y presentan respuestas dinámicas más rápidas, lo que ayuda a implementar controladores de frecuencia primaria para generadores renovables conectados a la red a través de electrónica de potencia. Sin embargo, existen diferencias entre las implementaciones de PLL que afectan su comportamiento al estimar la frecuencia, dependiendo de factores como la ubicación, el nivel de voltaje o la penetración de energías renovables, entre otras cosas. Cómo esto afecta la capacidad de los controladores de frecuencia basados en PLL para estimar adecuadamente la discrepancia instantánea entre la generación y la demanda, especialmente en sistemas eléctricos de baja inercia, todavía no está claro y constituye un tema de investigación abierto. Este documento contribuye a este esfuerzo de investigación al presentar un estudio comparativo de diferentes configuraciones de PLL para obtener una idea de su rendimiento en diferentes escenarios en un sistema eléctrico de baja inercia con una alta proporción de energía eólica. Se consideran escenarios de velocidad de viento constante y variable, y se evalúa el comportamiento del PLL en términos del valor medio absoluto y el valor eficaz de la frecuencia, y el valor absoluto del error de la derivada de la frecuencia. Los resultados muestran que el comportamiento del PLL depende del nivel de voltaje y la ubicación, y se encontró que cuanto más lejos esté el PLL de la fuente que controla la frecuencia, más ruido se produce, lo que impacta en la calidad de la medición de frecuencia.
Descripción
La necesidad de medidas de frecuencia más precisas en los sistemas eléctricos está aumentando debido a la creciente penetración de energías renovables y la subsiguiente reducción de la inercia, lo que da lugar a fluctuaciones de frecuencia más intensas. Los bucles de enganche de fase (PLLs) son ahora más precisos y presentan respuestas dinámicas más rápidas, lo que ayuda a implementar controladores de frecuencia primaria para generadores renovables conectados a la red a través de electrónica de potencia. Sin embargo, existen diferencias entre las implementaciones de PLL que afectan su comportamiento al estimar la frecuencia, dependiendo de factores como la ubicación, el nivel de voltaje o la penetración de energías renovables, entre otras cosas. Cómo esto afecta la capacidad de los controladores de frecuencia basados en PLL para estimar adecuadamente la discrepancia instantánea entre la generación y la demanda, especialmente en sistemas eléctricos de baja inercia, todavía no está claro y constituye un tema de investigación abierto. Este documento contribuye a este esfuerzo de investigación al presentar un estudio comparativo de diferentes configuraciones de PLL para obtener una idea de su rendimiento en diferentes escenarios en un sistema eléctrico de baja inercia con una alta proporción de energía eólica. Se consideran escenarios de velocidad de viento constante y variable, y se evalúa el comportamiento del PLL en términos del valor medio absoluto y el valor eficaz de la frecuencia, y el valor absoluto del error de la derivada de la frecuencia. Los resultados muestran que el comportamiento del PLL depende del nivel de voltaje y la ubicación, y se encontró que cuanto más lejos esté el PLL de la fuente que controla la frecuencia, más ruido se produce, lo que impacta en la calidad de la medición de frecuencia.