Metodología Newton aplicada al análisis de armónicos en el dominio del tiempo en redes eléctricas con fuentes fotovoltaicas

Abstract

There are different methodologies to find the periodic steady state solution of power systems in time domain. It should be taken into account that when the order of the networks increases, the difficulty to obtain the analytical periodic steady state response increases; therefore, the use and development of numerical methods are needed. these are based on a process of numerical integration to solve the set of differential equations representing the dynamic operation of the power network. This thesis is centered on the modeling and analysis of microgrids with photovoltaic systems connected to the power network. The microgrid components are represented and modeled. In this thesis a methodology based on the representation of each component of the microgrid through Norton equivalents based on companion circuits. This solution method allows the analysis of large scale networks using sparse techniques. The resulting algebraic equations are obtained through nodal analysis (generalized method). This of the power network in terms of application allows the analysis the dynamic and steady state operation and power quality adverse effects, such as the total and individual harmonic distortion. The control scheme associated with the photovoltaic system. There is a maximum power operation point, therefore, to achieve the maximum efficiency, it is required to continuously adjust the voltage and current levels to guarantee its maximum power. Several case studies are analyzed; the results are compared and validated against the obtained response with the PSCAD/EMTDC ® and Matlab/Simulink ® simulators.

Existen diferentes metodologías para encontrar la solución en estado estacionario periódico de sistemas eléctricos en el dominio del tiempo. Se debe de tener en cuenta que cuando aumenta el orden de los sistemas, aumenta la dificultad de obtener analíticamente su respuesta en estado estacionario periódico, por ello se utilizan y desarrollan métodos numéricos para su análisis, los cuales están basados en un proceso de integración numérica que resuelve sistemas de ecuaciones diferenciales que representan el estado dinámico de un sistema eléctrico. En esta tesis se realizará el modelado y análisis de microrredes eléctricas con sistemas fotovoltaicos en modo de operación conectado a la red eléctrica, la microrred cuenta con un conjunto de elementos que son representados y modelados. En esta tesis se presenta una metodología basada en la representación de cada elemento de la microrred con equivalentes Norton basados en circuitos acompañantes. Este método de solución permite analizar sistemas de gran escala aplicando técnicas de dispersidad. Las ecuaciones algebraicas resultantes son obtenidas mediante análisis nodal (método generalizado). Esta aplicación permite hacer el análisis del comportamiento dinámico y estudios de estado estacionario periódico, así como el análisis de calidad de la energía evaluando la cantidad de distorsión armónica total e individual que se tiene en cada sistema estudiado. Se modela el esquema de control asociado con la operación del sistema fotovoltaico. Existe un punto de operación de máxima potencia, por lo tanto, para obtener la máxima eficiencia, es necesario ajustar continuamente los niveles de voltaje y corriente y garantizar su máxima potencia. Se analizan diferentes casos de estudios; los resultados son validados y comparados con la respuesta obtenida con los simuladores PSCAD/EMTDC ® y Matlab/Simulink ®.