Análisis teórico‐experimental de la operación dinámica de un sistema híbrido eólico‐fotovoltáico utilizando OPAL‐RT

Abstract

In this thesis, a hybrid wind-photovoltaic system implemented in the real time simulator OPAL-RT is reported. For the DC/AC conversion process a three-branch inverter is used. To mitigate the voltage harmonic content at the inverter output a passive LC filter is used. For the phase tracing action, a PLL from the Simulink® library is used to maintain the synchronism between the hybrid wind-photovoltaic systems. The technique used for the inverter commutation is called sinusoidal pulse width modulation (SPWM). This technique and the developed models are implemented in the Matlab Simulink® platform, i.e. in the blocks of the Simulink® library. Laboratory tests are conducted in electrical components, such as the induction generator and three-phase three-winding transformer, to determine their parameters. Measurement equipment is used to determine the passive elements parameters, such as resistances, inductances and capacitances. The DC voltage at the inverter input is emulated through a fixed supply source and the wind generator through an induction generator with a capacitor bank coupled to a four-quadrant dynamometer rotating to a constant speed. A comparison is performed between waveforms obtained through simulation and those obtained through measurements. An assessment of harmonic distortion of the obtained waveforms is conducted. The validation of results exercise is conducted using Matlab- Simulink®, laboratory equipment and the real time simulator OPAL-RT, available at the Electrical Machines Laboratory of the DEP-FIE.

En esta tesis se presenta el modelo de un sistema híbrido eólico-fotovoltáico implementado en el simulador en tiempo real OPAL-RT. En el proceso de conversión de CD/AC se emplea un inversor de tres ramas. Para la reducción de contenido armónico en el voltaje de salida del inversor se usó un filtro pasivo LC. Para la acción de seguimiento de fase se usa un PLL de la biblioteca de Simulink para mantener la sincronización entre el sistema híbrido eólico-fotovoltáico. La técnica que se emplea para realizar la conmutación del inversor se conoce como modulación por ancho de pulso senoidal (SPWM). La técnica mencionada anteriormente y los modelos se encuentran implementados en la plataforma de Matlab y Simulink. Los modelos de los componentes que integran el sistema hibrido eólico-fotovoltáico se implementan con bloques de la biblioteca de Simulink. Se describe la realización de pruebas de laboratorio para algunos elementos y conocer sus parámetros, como el generador de inducción y el transformador trifásico de tres devanados. Para conocer el valor de los elementos pasivos se emplea equipo de medición para determinar sus parámetros, tales como las resistencias, capacitores e inductancias. El voltaje de CD que entra al inversor se emuló con una fuente de alimentación fija y el generador eólico con un generador de inducción con banco de capacitores acoplado a un dinamómetro de cuatro cuadrantes girando a velocidad constante. Se realiza una comparación entre las formas de onda obtenidas de la simulación y la experimentación. Además, se hace un estudio de la distorsión armónica existente en esta forma de onda. Para la validación de resultados, se utiliza Matlab-Simulink®, equipos de laboratorio y el simulador en tiempo real OPAL-RT disponible en el laboratorio de Maquinas Eléctricas de la DEP-FIE.