Análisis de las ventajas de conexión de un inversor electrónico multipuerto a una red eléctrica para aplicaciones de micro redes débiles

Abstract

Actualmente, a causa del aumento de la implementación de energía limpia como paneles fotovoltaicos o energía eólica en zonas rurales donde la red es débil o en zonas muy alejadas a la red eléctrica, se ha incrementado la demanda para implementar inversores o convertidores electrónicos para interconectar múltiples fuentes de energía renovable de manera independiente o conectada a la red. Dado que las redes débiles se encuentran alejados de los centros de generación y las impedancias de estas redes no son despreciables, la potencia reactiva de los generadores, las líneas, los transformadores y las variaciones de la potencia activa perturban al sistema, debido a esta perturbación los valores de tensión y frecuencia de la red se ven afectados. El presente trabajo propone una solución a la problemática que presenta una aplicación de micro red débil producida por un rio generador o pico central hidroeléctrica, en primera instancia el consumo de potencia reactiva afecta la magnitud de la tensión, mientras que las variaciones de la potencia activa generada por la carga, perturban a la frecuencia de la red. Esta solución consiste en atenuar las variaciones de potencia activa y reactiva mediante un inversor electrónico multipuerto DC-DC/DC-AC, conformado por un convertidor DC-DC triple puente activo TAB (Triple Active Bridge) y un inversor de fuente de tensión (VSI), conectados en cascada mediante un capacitor electrolítico (Bus DC) o DC- LINK, el inversor DC-DC/DC-AC conectará a dos fuentes de energía renovable (panel fotovoltaico y banco de baterías) con la red eléctrica, con el objetivo de compensar las variaciones de potencia activa y reactiva utilizando las fuentes de energía y los elementos almacenadores como el bus DC.

Currently, because of the increase of the implementation of clean energy such as photovoltaic panels or wind energy in rural areas where the network is weak or areas so far away from the electricity grid, the demand to implement inverters or electronic converters to interconnect multiple sources has increased. Renewable energy sources independently or connected to the network. Given that the weak networks are far from the generation centers and the impedances of these networks are not negligible, the reactive power of the generators, the lines, the transformers and the variations of the active power disturb the system, due to this disturbance the voltage and frequency values of the network are affected. The present work proposes a solution to the problems presented by a weak micro- grid application produced by a generator or peak hydroelectric power plant, in the first instance the reactive power consumption affects the magnitude of the voltage, while the variations of the active power generated by the load, they disturb the frequency of the network. This solution consists in attenuating the variations of active and reactive power by means of a multi-port electronic DC-DC / DC-AC inverter, consisting of a triple active bridge TAB (Triple Active Bridge) DC-DC converter and a voltage source inverter (VSI), connected in cascade by means of an electrolytic capacitor (DC bus) or DC-LINK, the DC- DC / DC-AC inverter will connect two renewable energy sources (photovoltaic panel and battery bank) with the electrical network, with the objective to compensate the variations of active and reactive power using the energy sources and the storage elements such as the DC bus.