Modelado de controladores basados en convertidores de fuente de voltaje para el análisis de flujos de potencia eléctrica

Abstract

Static synchronous compensators (STATCOMs) and unified power flow controllers (UPFCs) are critical in modern power systems, providing power compensation, voltage regulation, and stability enhancement. Several STATCOM and UPFC modeling approaches have been proposed for power flow analysis, ranging from simplified representations to detailed control-integrated models. The simplest way to represent these controllers in a power flow study is as synchronous generators. In contrast, more accurate models represent the controllers as a controllable voltage source connected in series with the reactance of a coupling transformer. A major drawback of these models, however, is that they lack an explicit consideration of the converter’s operational characteristics. Based on the preceding discussion, this thesis proposes, for the first time, novel VSC-based STATCOM and UPFC models for power flow studies, considering a realistic representation of the converter’s operational limits and its control operating modes.

Los compensadores estáticos síncronos (STATCOMs, por sus siglas en inglés) y los controladores unificados de flujo de potencia (UPFCs, por sus siglas en inglés) son críticos en los sistemas de potencia modernos, ya que proporcionan compensación de potencia, regulación de voltaje y mejora de la estabilidad. Se han propuesto varios enfoques de modelado de STATCOM y UPFC para el análisis del flujo de potencia, que van desde representaciones simplificadas hasta modelos detallados de control integrado. La forma más sencilla de representar estos controladores en un estudio de flujo de potencia es como generadores síncronos. Por el contrario, los modelos más precisos representan los controladores como una fuente de voltaje controlable conectada en serie con la reactancia de un transformador de acoplamiento. Sin embargo, una desventaja importante de estos modelos es que carecen de una consideración explícita de las características operativas del convertidor. Con base en la discusión anterior, esta tesis propone, por primera vez, nuevos modelos STATCOM y UPFC basados en Fuentes Controladas de Voltaje (VSC , por sus siglas en inglés) para estudios de flujo de potencia, considerando una representación realista de los límites operativos del convertidor y sus modos operativos de control.