Modelo predictivo de control de conjunto de control finito para la mejora de la resistencia de baja tensión de sistemas de conexión a la red de energía eólica basados en PMSG
Autores: Ali, Syed Wajahat; Verma, Anant Kumar; Terriche, Yacine; Sadiq, Muhammad; Su, Chun-Lien; Lee, Chung-Hong; Elsisi, Mahmoud
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelo predictivo de control de conjunto de control finito para la mejora de la resistencia de baja tensión de sistemas de conexión a la red de energía eólica basados en PMSG
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Fallas en la red
Sistemas de energía renovable
Sistemas de conversión de energía eólica
Convertidores back-to-back
Capacidad de soportar baja tensión
Control predictivo basado en modelo de conjunto de control finito
Sistemas de conversión de energía eólica basados en PMSG
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Las fallas en la red se han encontrado como uno de los principales problemas en los sistemas de energía renovable, particularmente en los sistemas de conversión de energía eólica (WECS) conectados a la red a través de convertidores back-to-back (BTB). Bajo tales condiciones defectuosas de la red, el sistema requiere una regulación efectiva de la potencia activa (P) y reactiva (Q) para lograr la operación de paso de baja tensión (LVRT) de acuerdo con los códigos de red. En este documento, se propone un esquema mejorado de control predictivo de modelo de conjunto de control finito (FCS-MPC) para un WECS basado en PMSG para lograr la capacidad LVRT bajo fallas de red simétricas y asimétricas, incluida la mitigación de la fluctuación de voltaje del enlace CC. Con el control predictivo propuesto, se establecen estados de conmutación optimizados para la minimización de la función de costo con pautas de selección de factor de ponderación (WF) para un control robusto del convertidor BTB y una reducción del acoplamiento cruzado entre P y Q durante condiciones transitorias. Además, el soporte de voltaje de red es proporcionado por el controlador del inversor del lado de la red para inyectar potencia reactiva durante caídas de voltaje. La efectividad del método FCS-MPC se compara con el controlador proporcional-integral (PI) convencional en caso de fallas de red simétricas y asimétricas. Los resultados de simulación y experimentales respaldan la superioridad del esquema FCS-MPC desarrollado para disminuir rápidamente el efecto de la falla con menor sobrepaso y mejor rendimiento de amortiguación que el controlador tradicional.
Descripción
Las fallas en la red se han encontrado como uno de los principales problemas en los sistemas de energía renovable, particularmente en los sistemas de conversión de energía eólica (WECS) conectados a la red a través de convertidores back-to-back (BTB). Bajo tales condiciones defectuosas de la red, el sistema requiere una regulación efectiva de la potencia activa (P) y reactiva (Q) para lograr la operación de paso de baja tensión (LVRT) de acuerdo con los códigos de red. En este documento, se propone un esquema mejorado de control predictivo de modelo de conjunto de control finito (FCS-MPC) para un WECS basado en PMSG para lograr la capacidad LVRT bajo fallas de red simétricas y asimétricas, incluida la mitigación de la fluctuación de voltaje del enlace CC. Con el control predictivo propuesto, se establecen estados de conmutación optimizados para la minimización de la función de costo con pautas de selección de factor de ponderación (WF) para un control robusto del convertidor BTB y una reducción del acoplamiento cruzado entre P y Q durante condiciones transitorias. Además, el soporte de voltaje de red es proporcionado por el controlador del inversor del lado de la red para inyectar potencia reactiva durante caídas de voltaje. La efectividad del método FCS-MPC se compara con el controlador proporcional-integral (PI) convencional en caso de fallas de red simétricas y asimétricas. Los resultados de simulación y experimentales respaldan la superioridad del esquema FCS-MPC desarrollado para disminuir rápidamente el efecto de la falla con menor sobrepaso y mejor rendimiento de amortiguación que el controlador tradicional.