ES2940437T3 - Procedimiento de control de un generador - Google Patents

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ES2940437T3 ES19196478T ES19196478T ES2940437T3 ES 2940437 T3 ES2940437 T3 ES 2940437T3 ES 19196478 T ES19196478 T ES 19196478T ES 19196478 T ES19196478 T ES 19196478T ES 2940437 T3 ES2940437 T3 ES 2940437T3
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Audrey Moulichon
Mazen Alamir
Mustapha Amine Rahmani
Lauric Garbuio
Vincent Debusschere
Miao-Xin Wang
Nouredine Hadj-Said
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Institut Polytechnique de Grenoble
Schneider Electric Industries SAS
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Abstract

La invención se refiere a un método para controlar un generador (1) que comprende un inversor (4) provisto de interruptores electrónicos que, controlados en base a ciclos de trabajo instantáneos αabc, permiten que dicho inversor (4) entregue a una red de distribución eléctrica de potencia eléctrica Pabc de tensión alterna, Vabc, y de corriente alterna Iabc, teniendo dicha tensión Vabc y corriente Iabc una frecuencia fabc, estando controlado el inversor (4) por una ley de control que comprende: a) un bucle de integración (102) destinado a evaluar una diferencia ε entre la corriente Iab y una corriente de red Ir, realmente requerida por la red de distribución eléctrica; b) un bucle de corrección (103) que, cuando la diferencia ε es mayor que una diferencia de referencia ε*, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de control de un generador
Campo técnico
La presente invención se refiere a un procedimiento de control de un generador, y más particularmente un generador provisto de un inversor.
La presente invención se refiere en particular a un procedimiento de control de un generador para garantizar la estabilidad de su funcionamiento.
Estado de la técnica anterior
El concepto de generador virtual, puesto de relieve en particular por la aparición de las microrredes, es conocido en el estado de la técnica y se describe en el documento [1] citado al final de la descripción.
Un generador de este tipo está provisto, en particular, de una fuente de energía eléctrica, como paneles fotovoltaicos, y de un inversor. La fuente de energía eléctrica genera una tensión y una corriente continuas que el inversor convierte en una tensión y una corriente alternas antes de introducirlas en una red de distribución eléctrica. Este generador virtual está provisto de una ley de control que permite a dicho generador reducir (suavizar) el efecto de las fluctuaciones de potencia eléctrica de la fuente de alimentación en la red de distribución eléctrica.
Un generador virtual de este tipo puede, no obstante, en determinadas condiciones, presentar inestabilidades, en particular en caso de cortocircuito y en caso de circule poca corriente en la microrred.
Para superar este problema, se han considerado impedancias, llamadas impedancias virtuales, en la ley de control para garantizar la estabilidad del modelo que la gobierna. A este respecto, el experto en la materia puede consultar el documento [2] citado al final de la descripción.
Sin embargo, la configuración de dichas impedancias puede ser complicada, y depende especialmente de la arquitectura de la microrred en la que se implemente el generador virtual.
Además, la implementación de impedancias virtuales requiere extraer una corriente, en particular una corriente de referencia, a la salida del inversor, lo que afecta, en consecuencia, a la eficiencia del generador virtual.
Es entonces un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento de control de un generador para asegurar la estabilidad de funcionamiento del generador.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento de control de un generador que sea poco o nada dependiente del generador en cuestión.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento de control de un generador para asegurar la estabilidad de funcionamiento del generador que sea más simple de implementar que los procedimientos conocidos en el estado de la técnica.
El documento US 2017/0047861 A1 describe un convertidor de potencia con un dispositivo de control configurado para controlar el convertidor para que funcione como un generador síncrono virtual.
El documento EP 3 208907 A1 describe un procedimiento para controlar un generador virtual que comprende al menos una fuente de energía renovable.
Divulgación de la invención
La invención de la presente solicitud se define en las reivindicaciones independientes 1 y 15. Las reivindicaciones dependientes definen las realizaciones preferentes.
Es decir, los objetivos de la presente invención se consiguen, al menos en parte, mediante un procedimiento de control de un generador que comprende un inversor provisto de interruptores electrónicos que, controlados en función de ciclos de trabajo instantáneos aabc, permiten a dicho inversor suministrar a una red de distribución eléctrica una potencia eléctrica Pabc de tensión alterna, denominada tensión fuente Vabc, y de corriente alterna, denominada corriente fuente Iabc, teniendo dicha tensión Vabc y dicha corriente Iabc una frecuencia fabc, estando el inversor controlado por una ley de control que comprende:
a) un bucle de observación configurado para estimar una corriente de red (Ir) realmente requerida por la red de distribución eléctrica, estimándose la corriente de red a partir de la tensión fuente Vabc, la corriente fuente labc y la frecuencia fabc mediante la modelización de la conexión entre el inversor y la red de distribución eléctrica, b) un bucle de integración configurado para evaluar una desviación £ entre la corriente fuente labe y la corriente de red Ir,
c) un bucle de corrección que, cuando la desviación £ es superior a una desviación denominada desviación de referencia £* está configurado para controlar el ajuste por el inversor de los ciclos de trabajo instantáneos aabc con el fin de reducir la desviación £ a un valor inferior a la desviación de referencia £*.
La corriente de red Ir se estima a partir de la tensión fuente Vabc, la corriente fuente Iabc y la frecuencia fabc.
Según una realización, la etapa a) comprende una medición de la tensión fuente Vabc, de la corriente fuente Iabc y de la frecuencia fabc, ventajosamente la tensión fuente Vabc, la corriente fuente Iabc y la frecuencia fabc se miden en los terminales de las conexiones del inversor a la red de distribución eléctrica.
Según una realización, el bucle de observación estima también, a partir de la tensión fuente Vabc, la corriente fuente Iabc y la frecuencia fabc, una tensión, denominada tensión de red Vr, realmente necesaria en la red de distribución eléctrica, estimándose la tensión de red Vr y la corriente de red Ir en base a una modelización de la conexión del inversor a la red de distribución eléctrica.
Según una realización, el bucle de corrección determina, en base a la tensión de red Vr y a la diferencia A£ entre la desviación £ y la desviación de referencia £* una corriente y una tensión denominadas, respectivamente, corriente ajustada Iabcref y tensión ajustada Vabcref, que el inversor debe suministrar realmente a la red de distribución eléctrica.
Según una realización, el bucle de corrección estima una primera desviación de ajuste £x entre la corriente ajustada Iabcref, y la corriente fuente Iabc, así como entre la tensión ajustada Vabcref, y la tensión de red Vr.
Se entiende que la primera desviación de ajuste comprende al menos dos componentes relativas, respectivamente, a la desviación entre la corriente ajustada Iabcref y la corriente fuente Iabc y a la desviación entre la tensión ajustada Vabcref y la tensión de red Vr.
Según una realización, el bucle de corrección estima una segunda desviación de ajuste £u entre las relaciones ajustadas aref y los ciclos de trabajo instantáneos aabc, siendo las relaciones ajustadas aref los ciclos de trabajo que permiten al inversor suministrar la corriente ajustada Iabcref a la tensión ajustada Vabcref.
Según una realización, el bucle de corrección estima, en función de la primera desviación de ajuste £x y de la segunda desviación de ajuste £u, la corrección Aaref que debe efectuarse en los ciclos de trabajo instantáneos aabc para que el inversor suministre la corriente ajustada Iabcref.
Según una realización, la desviación £ se evalúa por incrementos sucesivos de tiempo para determinar su evolución.
Según una realización, la dinámica de ajuste por el inversor de la corriente fuente Iabc depende de la evolución de la desviación £.
Según una realización, el inversor forma con al menos una fuente de energía, ventajosamente de energía renovable, un sistema de acumulación que comprende una reserva de potencia y/o de energía, y la ley de control, un generador virtual, siendo la potencia eléctrica Pabc una potencia activa y/o reactiva que controla por estatismo, respectivamente, la frecuencia f y la tensión eficaz Vrms de la tensión fuente Vabc, comprendiendo el procedimiento controlar el generador virtual mediante la ley de control para que realice un ajuste de la potencia Pabc suministrada a la red eléctrica de distribución, estando dicho ajuste adaptado para compensar una variación de la potencia activa/reactiva consumida por la red.
Según una realización, la ley de control está adaptada para dar al generador virtual, ventajosamente a través del inversor, la capacidad de formar la red.
Según una realización, la ley de control está adaptada para conectar en paralelo el generador virtual con al menos otra fuente de energía conectada a la red de distribución.
Según una realización, el sistema de almacenamiento aplica una tensión continua Vref a los primeros terminales de la fuente de energía de modo que la fuente de energía suministra una potencia Psr, dicha potencia Psr es susceptible de presentar fluctuaciones de potencia, el sistema de acumulación se controla para compensar las fluctuaciones.
La invención también se refiere a un programa informático que comprende instrucciones que, cuando el programa es ejecutado por un ordenador o tarjeta de control, dan como resultado la implementación del procedimiento según la presente invención.
La invención también se refiere a un generador que comprende un inversor provisto de interruptores electrónicos que, controlados sobre la base de ciclos de trabajo instantáneos aabc, permiten a dicho inversor suministrar a una red de distribución eléctrica una potencia eléctrica Pabc de tensión alterna, denominada tensión fuente Vabc, y de corriente alterna, denominada corriente fuente Iabc, teniendo dicha tensión Vabc y dicha corriente Iabc una frecuencia fabc, estando el inversor controlado por una ley de control que comprende:
a) un bucle de observación configurado para estimar una corriente de red (Ir) realmente requerida por la red de distribución eléctrica, estimándose la corriente de red a partir de la tensión fuente Vabc, de la corriente fuente labc y de la frecuencia fabc mediante la modelización de la conexión entre el inversor y la red de distribución eléctrica, b) un bucle de integración configurado para evaluar una desviación £ entre la corriente fuente labc y la corriente de red Ir,
c) un bucle de corrección que, cuando la desviación £ es superior a una desviación denominada desviación de referencia £* está configurado para controlar el ajuste por el inversor de los ciclos de trabajo instantáneos aabc con el fin de reducir la desviación £ a un valor inferior a la desviación de referencia £*.
Breve descripción de los dibujos
Otras características y ventajas aparecerán en la descripción siguiente de las realizaciones del procedimiento de control de un generador según la invención, dados a título de ejemplos no limitativos, con referencia a los dibujos anexos en los que:
• la figura 1 es una representación esquemática de un generador virtual conocido en el estado de la técnica y descrito en el documento [1] citado al final de la descripción, el generador mostrado comprende una fuente de energía renovable;
• la figura 2 es una representación esquemática del procedimiento según la presente invención;
• la figura 3 es una representación de la frecuencia f de la corriente y la tensión en función de la potencia activa P suministrada por un grupo electrógeno, representándose la frecuencia f en el eje vertical y la potencia activa P en el eje horizontal;
• la figura 4 es una representación de la tensión eficaz Vrms de la tensión V en función de la potencia reactiva Q suministrada por el grupo electrógeno, estando la tensión eficaz Vrms representada en el eje vertical y la potencia reactiva Q en el eje horizontal;
• la figura 5 es una representación de un esquema eléctrico equivalente de la conexión del inversor a la red de distribución eléctrica.
Descripción detallada de realizaciones particulares
La presente invención, descrita en detalle a continuación, implementa un procedimiento para controlar un generador provisto de un inversor que suministra una potencia eléctrica Pabc a una red de distribución eléctrica.
En particular, el generador está provisto de una ley de control para ajustar la corriente suministrada a la red de distribución de modo que haya un equilibrio entre la potencia consumida y la potencia proporcionada.
La invención se describirá ahora en el contexto de un generador virtual, y en particular en el contexto del generador virtual descrito en el documento [1]. A este respecto, el contenido del documento [1] se incorpora aquí por referencia. La invención, aunque descrita en el contexto de un generador virtual, no debe limitarse a este aspecto. En particular, puede considerarse cualquier generador que comprenda generalmente un inversor 4, destinado a inyectar una corriente y una tensión alternas en una red.
Por generador virtual entendemos un generador que se comporta como un grupo electrógeno.
Un generador virtual 1 según la presente invención está provisto de un inversor 4 que suministra una potencia activa/reactiva Pabc a una red de distribución eléctrica.
La potencia activa Pabc y la potencia reactiva Qabc se caracterizan por una tensión alterna, denominada tensión fuente Vabc, y una corriente alterna, denominada corriente fuente labc, ambas con una frecuencia fabc,
La tensión fuente Vabc y la corriente fuente labc son el resultado de una conversión por el inversor 4, respectivamente, de una tensión continua Vc y una corriente continua lc producidas por una fuente de energía 2.
La fuente de energía 2 puede ser una fuente de energía renovable, y por ejemplo incluir paneles fotovoltaicos, turbinas eólicas, turbinas hidráulicas, máquinas termodinámicas.
El inversor 4 está provisto de interruptores electrónicos que, controlados sobre la base de relaciones cíclicas denominadas ciclos de trabajo instantáneos aabc, hacen que dicho inversor 4 suministre la corriente fuente labc de frecuencia fabc.
Los interruptores electrónicos pueden, por ejemplo, comprender transistores bipolares de puerta aislada (“ IGBT” o “Insulated Gate Bipolar Transistor” según la terminología anglosajona).
El generador virtual 1 también puede incluir un sistema de acumulación de potencia y/o energía 3.
El generador virtual 1, según la invención, está controlado por una ley de control que integra las ecuaciones diferenciales que permiten la modelización del funcionamiento (comportamiento) del grupo electrógeno. De este modo, el generador virtual 1 está configurado para emular el comportamiento de un generador síncrono y, más concretamente, el de un grupo electrógeno. La configuración del generador virtual 1 incluye entonces la determinación de las ecuaciones diferenciales que rigen el funcionamiento del generador síncrono y el desarrollo de un programa informático (o algoritmo) basado en dichas ecuaciones diferenciales. La configuración es conocida por el experto y se describe en el documento [1].
A este respecto, y en referencia a la figura 1 (figura 1a del documento [1]), la ley de control puede comprender diferentes bloques de control. Este último incluye un bloque 100 denominado "Virtual Generator “ (Generador virtual).
Se entiende que la ley de control se implementa por medios informáticos como un ordenador, una calculadora o una tarjeta de control, por ejemplo, provista de un procesador.
La ley de control, mediante el bloque 100, requiere que el inversor 4 suministre la corriente fuente Iabc, El valor de referencia de la corriente Iabc puede determinarse mediante el bloque 100 en función de la tensión Vabc suministrada por el inversor 4 y medida en su salida (Vabcmes). De este modo, el inversor 4 reproduce la corriente Iabc de un grupo electrógeno que suministra una tensión Vabc, y satisface las ecuaciones diferenciales que modelan dicho grupo electrógeno.
La ley de control del inversor 4 también se adapta, según técnicas conocidas por el experto, para dar al generador virtual 1 la posibilidad de formación de red.
De este modo, el generador virtual 1 puede ser el único proveedor de energía eléctrica a la microrred como lo sería un grupo electrógeno.
La ley de control también está adaptada para permitir que el generador virtual 1 responda a las llamadas de carga en la red de distribución eléctrica.
Una llamada de carga comprende una conexión o desconexión de una carga o una variación de la potencia consumida por dicha carga en la red de distribución eléctrica.
La ley de control, y más particularmente el bloque 100, puede implementar un bucle de observación 101, un bucle de integración 102 y un bucle de corrección 103.
El bucle de observación 101 está destinado a determinar una corriente, denominada corriente de red Ir, realmente requerida por la red de distribución eléctrica.
La estimación de la corriente de red Ir se realiza a partir de la tensión fuente Vabc y la frecuencia fuente fabc.
En efecto, en cuanto una carga se conecta o se desconecta de la red de distribución eléctrica, una demanda de carga se hace sentir directamente en la conexión entre el inversor 4 y la red de distribución eléctrica, y se refleja por una variación ascendente o descendente de la corriente fuente Iabc y de la tensión fuente Vabc.
Estas variaciones, y en particular la variación de la tensión fuente Vabc, permiten determinar la corriente de red Ir, mediante la modelización de la conexión entre el inversor 4 y la red de distribución eléctrica.
Según el mismo principio, el bucle de observación 101 también estima, a partir de la tensión fuente Vabc, de la corriente fuente Iabc y de la frecuencia fabc, la tensión, denominada tensión de red Vr, realmente necesaria en la red de distribución eléctrica.
La modelización que implica las características de la red de distribución eléctrica y del inversor 4 es bien conocida por el experto y, por lo tanto, no se describe en detalle en esta solicitud.
En particular, la modelización requiere, en particular, una ecuación de la conexión del inversor 4 a la red de distribución eléctrica. La figura 5 ilustra, a este respecto, el esquema eléctrico equivalente de la conexión entre el inversor 4 y la red de distribución eléctrica. Los símbolos que aparecen en la Figura 5 se definen en la tabla siguiente:
Figure imgf000006_0001
Por lo tanto, el bucle de observación puede implementar la medición de la corriente fuente Iabc, la tensión fuente Vabc y la frecuencia fabc para detectar cualquier demanda de carga. En particular, las mediciones de la tensión fuente Vabc, la corriente fuente Iabc y la frecuencia fabc, se realizan en los terminales de las conexiones del inversor 4 a la red de distribución eléctrica.
La medición puede realizarse a intervalos de tiempo regulares, por ejemplo a una frecuencia de 6,66 kHz.
El bucle de integración 102 evalúa una desviación £ entre la corriente fuente Iabc y la corriente de red Ir estimada por el bucle de observación.
Esta desviación £ puede entonces compararse con una desviación llamada desviación de referencia £*. El resultado de esta comparación es una desviación, denominada desviación de integración, anotada £int.
La desviación de referencia £* puede ser, por ejemplo, inferior al 10%, preferiblemente inferior al 5%. De forma particularmente ventajosa, la desviación de referencia £* es cero.
La evaluación de la desviación de integración £int puede realizarse a intervalos de tiempo regulares, por ejemplo a una frecuencia de 20 kHz.
El bucle de integración 102 también puede evaluar la evolución de la desviación de integración £int. En particular, el bucle de integración 102 puede evaluar la desviación £int entre dos desviaciones de integración sucesivas £int.
El bucle de corrección 103 está adaptado para controlar un ajuste por el inversor 4 de la corriente fuente Iabc. En particular, cuando la desviación £ es mayor que la desviación de referencia £*, el bucle de corrección 103 calcula las relaciones cíclicas aref, permitiendo al inversor 4 reducir la desviación £ a un valor inferior a la desviación de referencia £*.
En particular, el bucle de corrección 103 determina, en base a la tensión de red Vry de la diferencia entre la desviación £ y la desviación de referencia £*, una corriente y una tensión, denominadas respectivamente corriente ajustada Iabcrefy tensión ajustada Vabcref, que el inversor 4 debe efectivamente suministrar a la red de distribución eléctrica.
La determinación de la corriente ajustada Iabcrefy de la tensión Vabcref va seguida a continuación de una estimación, por el bucle de corrección 103, de una desviación, llamada primer ajuste £x, entre dicha corriente ajustada Iabcrefy la corriente fuente Iabc así como entre la tensión ajustada Vabcref y la tensión fuente Vabc.
El bucle de corrección también puede evaluar una desviación, denominada segunda desviación de referencia £u, de las relaciones cíclicas ajustadas aref y los ciclos de trabajo instantáneos aabc, asociada a la corriente Iabc realmente suministrada por el inversor 4.
El bucle de corrección determina, en función del primer ajuste £x, y del segundo ajuste £u, la corrección Aaref que debe efectuarse en relaciones cíclicas para que el inversor 4 suministre la corriente ajustada Iabcref a la red de distribución eléctrica.
De forma particularmente ventajosa, el bucle de corrección 103 comprende un regulador lineal cuadrático.
De forma particularmente ventajosa, el generador virtual 1 dispone de un control de estatismo de frecuencia fabc/potencia activa Pabc. El control de estatismo de frecuencia fabc/potencia activa Pabc es una característica de un generador síncrono, como un grupo electrógeno. Un grupo electrógeno suele estar formado por un eje accionado, por un motor diesel, en rotación angular cuta frecuencia corresponde a la frecuencia f de la corriente y la tensión producidas por dicho grupo. La frecuencia del eje sigue un control de estatismo de frecuencia f/potencia activa P según una ley que se muestra en la figura 3. El control de estatismo frecuencia f/potencia activa P permite al grupo electrógeno adaptar la frecuencia f de la señal que suministra en función de la potencia eléctrica activa P que proporciona. Este efecto de estatismo permite conectar en paralelo diferentes grupos electrógenos para suministrar a la red una corriente y una tensión de la misma frecuencia f. En el contexto del generador virtual 1 según la invención, la frecuencia f de la corriente y la tensión suministradas por dicho generador virtual 1 dependen de las especificaciones de la microrred ("Grid code" según la terminología anglosajona). Por ejemplo, la frecuencia f puede estar comprendida entre 48 y 52 Hz, o entre 49,5 y 50,5 Hz, o entre 58 y 62 Hz, o entre 59,5 y 60,5 Hz.
También particularmente ventajoso, el generador virtual 1 tiene también control efectivo de estatismo de tensión Vrms/potencia reactiva Q (siendo Vrms la tensión eficaz de la tensión fuente Vabs). El control del estatismo en la tensión eficaz Vrms/potencia reactiva Q es una característica de un generador síncrono, como un grupo electrógeno. Un grupo electrógeno suele constar de un rotor que acciona en rotación un estator y un regulador automático de tensión (“AVR” o “Automatic Voltage Regulator” según la terminología anglosajona) que actúa sobre los devanados del rotor. El regulador automático de tensión aplica así una tensión al rotor en función de una tensión de la señal eléctrica (es decir, de la potencia) suministrada por el estator (por el grupo electrógeno) a la red. La tensión eficaz Vrms de la señal eléctrica suministrada por el grupo electrógeno sigue un control de estatismo de tensión eficaz Vrms/potencia reactiva Q según una ley presentada en la figura 4. El control de estatismo de tensión eficaz Vrms/potencia reactiva Q permite al grupo electrógeno adaptar la tensión eficaz Vrms de la tensión que suministra en función de la potencia eléctrica reactiva Q que proporciona.
El modo de control del inversor descrito anteriormente es independiente de la configuración de la red o de la instalación considerada, y tiene una configuración más sencilla en comparación con los modos de control conocidos en el estado de la técnica.
Referencias
[1] EP3208907;
[2] Rahmani et al, "Generadores síncronos virtuales para la estabilización de microrredes: Modelado, implementación y validación experimental en un laboratorio de microrredes", IEEE 2017 Asian Conference on Energy, Power and Transportation Electrification.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de control de un generador (1) que comprende un inversor (4) provisto de interruptores electrónicos que, controlados en función de ciclos de trabajo instantáneos aabc, permiten a dicho inversor (4) suministrar a una red de distribución eléctrica una potencia eléctrica Pabc de tensión alterna, denominada tensión fuente Vabc, y de corriente alterna, denominada corriente fuente Iabc, teniendo dicha tensión Vabc y dicha corriente Iabc una frecuencia fabc, estando el inversor (4) controlado por una ley de control que comprende:
a) un bucle de observación (101) configurado para estimar una corriente de red (Ir) realmente requerida por la red de distribución eléctrica, estimándose la corriente de red a partir de la tensión fuente Vabc, la corriente fuente Iabc y la frecuencia fabc mediante la modelización de la conexión entre el inversor (4) y la red de distribución eléctrica
b) un bucle de integración (102) configurado para evaluar una desviación £ entre la corriente fuente Iabc y la corriente de red Ir,
c) un bucle de corrección (103) que, cuando la desviación £ es superior a una desviación denominada desviación de referencia £* está configurado para controlar el ajuste por el inversor (4) de los ciclos de trabajo instantáneos aabc con el fin de reducir la desviación £ a un valor inferior a la desviación de referencia £*.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa a) comprende medir la tensión fuente Vabc, la corriente fuente Iabc y la frecuencia fabc, ventajosamente la tensión fuente Vabc, la corriente fuente Iabc y la frecuencia fabc se miden en los terminales de las conexiones del inversor (4 ) a la red de distribución eléctrica.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el bucle de observación (101) estima además, a partir de la tensión fuente Vabc, la corriente fuente Iabc y la frecuencia fabc, una tensión, denominada tensión de red Vr, realmente necesaria en la red eléctrica de distribución, estimándose la tensión de red Vr y la corriente de red Ir en base a una modelización de la conexión del inversor a la red eléctrica.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que el bucle de corrección (103) determina, en base a la tensión de red Vry a la diferencia A£ entre la desviación £ y la desviación de referencia £* una corriente y una tensión, denominadas respectivamente corriente ajustada Iabcref. y tensión ajustada Vabcref., que el inversor (4) debe suministrar realmente a la red de distribución eléctrica.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que el bucle de corrección (103) estima una primera desviación de ajuste £x entre la corriente ajustada Iabcref, y la corriente fuente Iabc, así como entre la tensión ajustada Vabcref, y la tensión fuente Vabc.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 o 5, en el que el bucle de corrección (103) estima una segunda desviación de ajuste £u entre las relaciones ajustadas aref y los ciclos de trabajo instantáneos aabc, siendo las relaciones ajustadas aref los ciclos de trabajo que permiten al inversor (4) suministrar la corriente ajustada Iabcref y la tensión ajustada Vabcref.
7. Procedimiento según las reivindicaciones 5 y 6, en el que el bucle de corrección (103) estima, en base a la primera desviación de ajuste £x y a la segunda desviación de ajuste £u, la corrección Aaref que debe efectuarse en los ciclos de trabajo instantáneos aabc para que el inversor (4) suministre la corriente ajustada Iabcref.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la desviación £ se evalúa en incrementos sucesivos de tiempo para determinar su evolución.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la dinámica de ajuste por el inversor (4) de la corriente fuente Iabc depende de la evolución de la desviación £.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, en el que el inversor (4) forma con al menos una fuente de energía (2), ventajosamente de energía renovable, un sistema de acumulación (3) que comprende una reserva de potencia y/o energía, y la ley de control, un generador virtual (1), siendo la potencia eléctrica Pabc una potencia activa y/o reactiva que controla por estatismo, respectivamente, la frecuencia f y la tensión eficaz Vrms de la tensión fuente Vabc, comprendiendo el procedimiento un control del generador virtual (1) por la ley de control para que realice un ajuste de la potencia Pabc suministrada a la red eléctrica de distribución, estando dicho ajuste adaptado para compensar una variación de la potencia activa/reactiva consumida por la red.
11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que la ley de control está adaptada para proporcionar al generador virtual (1), ventajosamente a través del inversor (4), la posibilidad de formar la red.
12. Procedimiento según la reivindicación 10 u 11, en el que la ley de control está adaptada para conectar en paralelo el generador virtual (1) con al menos otra fuente de generación de energía conectada a la red de distribución.
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 10 a 12, en el que el sistema de acumulación (3) aplica una tensión continua Vref a los primeros terminales de la fuente de energía (2) de modo que la fuente de energía (2) suministra una potencia Psr, dicha potencia Psr es susceptible de presentar fluctuaciones de potencia, el sistema de acumulación (3) se controla para compensar las fluctuaciones.
14. Programa informático que comprende instrucciones que, cuando el programa es ejecutado por un ordenador o tarjeta de control, dan lugar a que se implemente el procedimiento de una de las reivindicaciones 1 a 13.
15. Generador (1) que comprende un inversor (4) provisto de interruptores electrónicos que, controlados en función de ciclos de trabajo instantáneos aabc, permiten a dicho inversor (4) suministrar a una red de distribución eléctrica una potencia eléctrica Pabc de tensión alterna, denominada tensión fuente Vabc, y de corriente alterna, denominada corriente fuente Iabc, teniendo dicha tensión Vabc y dicha corriente Iabc una frecuencia fabc, estando el inversor (4) controlado por una ley de control que comprende :
a) un bucle de observación (101) configurado para estimar una corriente de red (Ir) realmente requerida por la red de distribución eléctrica, estimándose la corriente de red a partir de la tensión fuente Vabc, la corriente fuente Iabc y la frecuencia fabc mediante la modelización de la conexión entre el inversor (4) y la red de distribución eléctrica
b) un bucle de integración (102) configurado para evaluar una desviación £ entre la corriente fuente Iabc y la corriente de red Ir,
c) un bucle de corrección (103) que, cuando la desviación £ es superior a una desviación denominada desviación de referencia £* está configurado para controlar el ajuste por el inversor (4) de los ciclos de trabajo instantáneos aabc con el fin de reducir la desviación £ a un valor inferior a la desviación de referencia £*.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111431208B (zh) * 2020-04-24 2021-11-09 浙江运达风电股份有限公司 风电机组的电压源和电流源双模自适应协调控制方法
DK181554B1 (en) * 2022-07-29 2024-05-14 Vestesen Hybrid Energy Aps Method and system for supporting a synchronous electrical grid

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4846450B2 (ja) * 2006-05-23 2011-12-28 三菱電機株式会社 インバータ電源制御装置
AU2010295163A1 (en) * 2009-09-18 2012-04-12 Sparq Systems Inc. Distributed power generation interface
PL2355317T3 (pl) * 2010-01-28 2020-01-31 Siemens Aktiengesellschaft Urządzenie w postaci sterownika prądu oraz sposób sterowania wektorowego dla sterowania przetwarzaniem mocy
EP2362515B1 (en) * 2010-02-19 2012-07-25 ABB Research Ltd Control method for single-phase grid-connected LCL inverter
GB2496139B (en) * 2011-11-01 2016-05-04 Solarcity Corp Photovoltaic power conditioning units
WO2014103192A1 (ja) * 2012-12-27 2014-07-03 川崎重工業株式会社 電力変換装置を備えた複合発電システム
JP6084863B2 (ja) * 2013-02-28 2017-02-22 川崎重工業株式会社 系統連系する電力変換装置
WO2015156901A1 (en) * 2014-04-11 2015-10-15 Kripya LLC Dual mode micro-inverter system and operation
JP6265826B2 (ja) * 2014-04-30 2018-01-24 川崎重工業株式会社 単相系統に接続される電力変換装置
DE102014016664A1 (de) * 2014-11-12 2016-05-12 Senvion Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Windenenergieanlage mit komplexer Umrichtersteuerung und Vorrichtung hierfür
FR3047850A1 (fr) 2016-02-16 2017-08-18 Schneider Electric Ind Sas Procede de controle d'un generateur virtuel
CN105743130B (zh) * 2016-03-22 2018-03-02 西安交通大学 提高虚拟同步发电机无功功率动态响应性能的方法
CN107332284B (zh) * 2017-07-14 2019-08-16 广西大学 一种基于无功电流一致控制的微电网逆变器下垂控制方法

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