Modelo matemático y simulación de SSSC aplicado en la mitigación del fenómeno de resonancia subsíncrona

Abstract

En este trabajo se presenta el desarrollo de un modelo computacional de un convertidor multinivel puente H en cascada controlado por la técnica de modulación de vector más cercano aplicado como compensación en serie en líneas de transmisión (SSSC), además, se presenta la estructura de control del convertidor y los criterios para la selección de las ganancias de los controladores, por último, se presenta un esquema de control adicional que le otorga al convertidor la función de mitigar el fenómeno de resonancia subsíncrona así como la metodología, criterios y formulación matemática que permiten establecer los valores de referencia de dicho esquema en sus diversos modos de control. El modelo computacional de convertidor multinivel se desarrolla en el software Simulink y se verifica su desempeño en el segundo modelo benchmark para resonancia subsíncrona propuesto por la IEEE. Se plantean 8 casos de simulación que permiten verificar el desempeño dinámico del modelo propuesto, así como su comportamiento como compensación en serie y su efecto mitigador del fenómeno de resonancia subsíncrona en sus diversos modos de control. Para evaluar la efectividad de la acción mitigadora realizada por el convertidor se monitorean variables mecánicas como la potencia mecánica que sale de la turbina hacia el rotor del generador y las posiciones angulares de cada una de las masas de sistema mecánico giratorio de la unidad. En todos los casos analizados se monitorean variables como nivel de rizado en las tensiones de los condensadores del convertidor, tiempos de establecimiento, máximos sobre picos, etc.

In this thesis a computational model development of a cascaded H-bridge multilevel converter model controlled by nearest vector control technique applied as a series compensation in transmission lines (SSSC) is presented, in addition, the control structure of the converter and the criteria for the selection of gains of the controllers is presented, finally, an additional control scheme that gives the converter the function of mitigating the phenomenon of subsynchronous resonance as well as the methodology, criteria and mathematical formulation that allow establishing the set point values for this control scheme in its multiple control modes. The multilevel converter computational model is developed in the Simulink software and its performance is verified in the second benchmark model for subsynchronous resonance proposed by the IEEE. Eight simulation cases are proposed that allow verifying the dynamic performance of the proposed model as well as its behavior as series compensation and its mitigating effect of the subsynchronous resonance phenomenon in its various control modes. To evaluate the effectiveness of the mitigating action carried out by the converter, mechanical variables are monitored, such as the mechanical power that leaves the turbine towards the generator rotor and the angular positions of each of the masses of the rotating mechanical system of the unit. In all the cases analyzed, variables such as the level of ripple in the voltages of the converter capacitors, settling times, maximums over peaks are monitored.