Diseño, simulación y comparación de estrategias de control para estabilización de micro-redes en CC con presencia de vehículos eléctricos y generación fotovoltaica

Abstract

AC and DC microgrids are key elements to integrate intermittent, distributed energy resources as well as energy storage systems. In particular, DC microgrids have emerged at distribution levels as a new paradigm that avoids redundant conversion stages due to the DC nature of new renewable energy sources or storage units such as solar and batteries, respectively. In addition, many of the new loads are electronic DC loads or some traditional AC loads, such as induction machines, can appear as DC loads when controlled by inverted-fed drive systems. This thesis deals with the development of primary control strategies for multiple sources in DC microgrids. The DC microgrid with parallel sources and a current-fed paradigm are investigated in this work. The primary control is based on the droop and master-slave methods, where power sharing and adequate voltage regulation are the main functions of the DC microgrid control system in stand-alone and grid-tied modes. Furthermore, the operation of the DC microgrid in the grid-tied mode adds the possibility of participation of an interlinking inverter in reactive power exchange. The DC microgrid comprises a solar PV array as a distributed energy source, an electric vehicle as an energy storage element and a voltage source inverter to use the utility grid as an regulation element. The solar PV module parameters are computed using manufacture speci_cations and an iterative method. Series and parallel combi- nation of solar cells and modules are modelled according to a simpli_ed equivalent circuit model. The solar PV characteristic curves are validated with the characteristic curves provided by the manufacture for di_erent irradiances and temperaturas.

Las micro-redes en Corriente Alterna (CA) y Corriente Continua (CC) son elementos clave para la integración de fuentes de energía distribuidas e intermitentes, así como también los sistemas de almacenamiento de energía. En particular, las micro-redes en CC representan un nuevo paradigma en los niveles de distribución que evitan etapas redundantes de conversión debido a la naturaleza en CC de nuevas fuentes de energía renovable o unidades de almacenamiento tales como solar y baterías, respectivamente. Además, muchas de las nuevas cargas son electrónicas en CC o algunas cargas tradicionales en CA, tales como máquinas de inducción. Este tipo de cargas pueden aparecer como cargas en CC cuando son controladas mediante manejadores de motores o inversores CC/CA. En esta tesis se estudia el desarrollo de estrategias de regulación primaria para múltiples fuentes de energía utilizadas micro-redes de CC. En particular, la micro-red de CC que se estudia en este trabajo de tesis cuenta con la presencia de fuentes de energía conectadas en paralelo mediante un bus de acoplamiento en CC. Además, se estudia un enfoque de inyección de corriente. El control primario se basa en los métodos de tipo caída, el cual regular corriente en función de la tensión del bus o \DROOP" y el método Maestro-Esclavo (MS), en donde las funciones principales del sistema de control de la micro-red de CC (en los modos aislado y conectado a la red) son la distribución del flujo de potencia en proporción a la capacidad nominal y la adecuada regulación del voltaje del bus común. Además, la operación de la micro-red de CC en el modo conectado a la red incorpora la posibilidad de participación de un Inversor Fuente de Voltaje (IFV) para intercambiar potencia reactiva.