Identificación y monitoreo de armónicas en sistemas de potencia renovables mediante los métodos de Prony, ERA y Matrix Pencil

Abstract

This thesis project, is intended to identify and measure the inter-harmonic signals that occur in renewable energy systems. For this, three algorithms will be implemented in order to measure and identify these signals, the three algorithms to be implemented are the Prony method, ERA (Eigensystem Realization Algorithm) and Matrix pencil. These algorithms will be implemented in Matlab code and they will be checked with a theoretical signal and with the well-known discrete Fourier transform (DFT) to check their operation when determining the frequency and the magnitude of the signal inter harmonic endings. To measure harmonics, we will only use the system Harmonic Analysis of a Three-Phase Rectifier found in Matlab in the Simulink examples library. The system presented in this example uses a three phase rectifier connected to an AC star load and a DC load connected in parallel to the rectifier. To measure inter-harmonics and subharmonics we will use a theoretical signal from the reference [1] and the system Renewable Power System created in Matlab/Simulink, which consists of a photovoltaic farm connected to a hydroelectric generator and an electric farm. We are going to analyze this system for its current and its voltage at the 25kV node. In the analysis of inter-harmonics and subharmonics we use the nyquist theorem and the IEC-61000 4-7 standard to perform a more efficient calculation, while to measure harmonics we limit ourselves to performed the calculation with the samples that the system provides us by default. At the end of the analysis, we will make a comparison with the magnitude and frequency components found between the proposed algorithms and the algorithm that we have as a reference, which is FFT (Fast Fourier Transform).

En esta tesis se identifica y miden las señales armónicas e inter-armónicas que se presentan en sistemas de energía renovables. Para ello, se implementan tres algoritmos que son el método de Proxy, ERA (del inglés Eigensystem Realization Algorithm) y Matrix pencil. Dichos algoritmos se implementan en código Matlab, para posteriormente comprobarlos con una señal teórica y con la conocida transformada discreta de Fourier con la intención de comprobar el buen desempeño y funcionamiento al determinar la frecuencia y la magnitud de las señales armónicas e inter-armónicas presentes en una señal. Para la parte de únicamente armónicas, se utiliza el sistema demo \Harmonic Analysis of a Three-Phase Rectifier", que se encuentra en Matlab en la librería de ejemplos de Simulan. Este sistema utiliza un rectificador trifásico conectado a una carga de corriente alterna conectada en estrella y una carga de corriente directa conectada en paralelo al rectificador. Para el caso de la identificación de las inter-armónicas y sub-armónicas, se utiliza una señal teórica proveniente de la referencia [1], además del sistema \Renewable Power System" conformado por diferentes demos de Simulan. Este sistema consiste básicamente en la interconexión de una planta fotovoltaica, un hidro-generador y a una granja eólica a la red. Para este sistema, el análisis se lleva a cabo en las señales de voltaje y corriente correspondientes a uno de los nodos del sistema. Además, para los análisis de inter-armónicas y sub-armónicas se utiliza el conocido teorema de Nyquist y la norma IEC- 61000 4-7, esto para realizar un cálculo más eficiente, mientras que, para medir únicamente armónicas, nos limitaremos a realizar la identificación con las muestras que por default proporciona el sistema.