Estimación de la Capacitancia del Enlace DC para Almacenamiento de Energía con Filtro Activo de Potencia Basado en Topologías de Inversores de 2 Niveles o 3 Niveles
Autores: Dybko, Maksim; Brovanov, Sergey; Udovichenko, Aleksey
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estimación de la Capacitancia del Enlace DC para Almacenamiento de Energía con Filtro Activo de Potencia Basado en Topologías de Inversores de 2 Niveles o 3 Niveles
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Sistemas de almacenamiento de energía
Filtros de potencia activa
Diseño de enlace de CC
Capacitores de enlace de CC
Modo de compensación armónica
Almacenamiento de energía en baterías
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) y los filtros de potencia activa (APF) son tecnologías electrónicas de potencia clave para FACTS (Líneas de Transmisión de Corriente Alterna Flexibles). El almacenamiento de energía en baterías tiene una estructura similar a un filtro de potencia activa en derivación, es decir, un elemento de almacenamiento y un inversor de fuente de voltaje (VSI) conectado a la red utilizando un filtro PWM y/o un transformador. Esta similitud permite el diseño de un ESS con la capacidad de operar como un APF en derivación. Uno de los hitos clave en el desarrollo de ESS o APF es el diseño del enlace de CC. La elección adecuada de la capacitancia de los capacitores del enlace de CC y su resistencia equivalente asegura el correcto funcionamiento de todo el sistema electrónico de potencia. En este artículo, se propone estimar la capacitancia mínima requerida del enlace de CC utilizando un análisis espectral de la corriente del enlace de CC para diferentes modos de operación, modo de carga de batería y modo de compensación armónica, para una carga no lineal. Se encontró que el componente de CA de la corriente del enlace de CC se comparte entre los capacitores del enlace de CC y el resto de la etapa de CC, incluyendo la batería. Esta relación se describe analíticamente. La principal ventaja del enfoque propuesto es su universalidad, ya que solo requiere calcular el espectro armónico utilizando las funciones de conmutación. Este enfoque se demuestra para la estimación de capacitores del enlace de CC en topologías de inversores NPC de dos niveles y tres niveles. Además, se llevó a cabo un análisis de la distribución del componente de corriente de CA entre los capacitores del enlace de CC y los otros elementos de la etapa del enlace de CC. Esta parte del análisis es especialmente importante para los sistemas de almacenamiento de energía en baterías. Los resultados obtenidos fueron verificados utilizando un modelo de simulación.
Descripción
Los sistemas de almacenamiento de energía (ESS) y los filtros de potencia activa (APF) son tecnologías electrónicas de potencia clave para FACTS (Líneas de Transmisión de Corriente Alterna Flexibles). El almacenamiento de energía en baterías tiene una estructura similar a un filtro de potencia activa en derivación, es decir, un elemento de almacenamiento y un inversor de fuente de voltaje (VSI) conectado a la red utilizando un filtro PWM y/o un transformador. Esta similitud permite el diseño de un ESS con la capacidad de operar como un APF en derivación. Uno de los hitos clave en el desarrollo de ESS o APF es el diseño del enlace de CC. La elección adecuada de la capacitancia de los capacitores del enlace de CC y su resistencia equivalente asegura el correcto funcionamiento de todo el sistema electrónico de potencia. En este artículo, se propone estimar la capacitancia mínima requerida del enlace de CC utilizando un análisis espectral de la corriente del enlace de CC para diferentes modos de operación, modo de carga de batería y modo de compensación armónica, para una carga no lineal. Se encontró que el componente de CA de la corriente del enlace de CC se comparte entre los capacitores del enlace de CC y el resto de la etapa de CC, incluyendo la batería. Esta relación se describe analíticamente. La principal ventaja del enfoque propuesto es su universalidad, ya que solo requiere calcular el espectro armónico utilizando las funciones de conmutación. Este enfoque se demuestra para la estimación de capacitores del enlace de CC en topologías de inversores NPC de dos niveles y tres niveles. Además, se llevó a cabo un análisis de la distribución del componente de corriente de CA entre los capacitores del enlace de CC y los otros elementos de la etapa del enlace de CC. Esta parte del análisis es especialmente importante para los sistemas de almacenamiento de energía en baterías. Los resultados obtenidos fueron verificados utilizando un modelo de simulación.