[ca] L'operació i gestió d'un sistema elèctric on la fracció de generació elèctrica provinent de fonts d'energia renovable és majoritària, en detriment dels grans generadors síncrons convencionals, presenta diversos reptes tecnològics que han de ser adreçats per tal d'assolir la transició energètica. El desenvolupament de l'estratègia de control de convertidors de potència Grid-Forming representa una via per tal d'operar de manera estable un sistema elèctric dominat per l'electrònica de potència. Així, aquest projecte se centra en presentar el desenvolupament teòric del control d'aquest tipus de convertidors. Primerament, es modela un inversor de tensió GFL i mitjançant diverses simulacions es demostra com no és capaç d'operar connectat a xarxes dèbils. Seguidament, es presenta el desenvolupament de l'estratègia de control de la màquina síncrona virtual, i es construeix un model d'inversor CC/AC que compta amb una font de tensió ideal al bus CC. Per tal de comparar la dinàmica mostrada per cada un dels tipus de regulació primària de la MSV existents, se simula cada un enfront de desconnexions sobtades de grans càrregues del sistema elèctric. Un cop analitzats els resultats obtinguts operant sense considerar la dinàmica introduïda pels elements del bus CC del convertidor, s'estudien els diversos llaços de control addicionals necessaris per gestionar tant la tensió del bus CC, com l'extracció d'energia del recurs primari. Així, primerament es presenta el model d'un generador fotovoltaic, i seguidament, s'introdueix el convertidor de doble etapa CC/CC-CC/AC sobre el qual es dissenya el control del bus CC. D'aquesta manera, es diferencien dues casuístiques diferents, la primera quan el convertidor opera per sota de la capacitat màxima del recurs energètic, i la segona quan el convertidor extreu la màxima potència disponible del recurs primari. Es presenta l'arquitectura de control necessària per treballar en cada un d'aquests contextos operacionals, i posteriorment se simula el convertidor de doble etapa enfront de diverses condicions d'irradiància solar incident i de temperatura, per comprovar l'estabilitat del conjunt. Després de comprovar el correcte funcionament de la MSV tant operant amb una font de tensió ideal al bus CC, com considerant tots els elements necessaris per extreure l'energia del recurs primari, es proposa un cas d'estudi per tal d'il·lustrar l'operació de la MSV en una micro-xarxa aïllada. Així, es defineix un sistema compost per un generador fotovoltaic, un SEEB, i una càrrega variable, i a continuació, es defineixen una sèrie de requisits operacionals necessaris per realitzar una correcta operació i manteniment del sistema. Per tal de satisfer els requisits operacionals es dissenya un PPC capaç de gestionar el flux de potència del sistema i minimitzar al màxim la falta de servei de la càrrega. Finalment, es desenvolupa un sistema de regulació primària variable per a la MSV que serveix per augmentar de manera significativa la robustesa de la micro-xarxa

[en] The operation of a power system where electricity generation is dominated by renewable energy resources, while large conventional synchronous generators are gradually decommissioned, presents several technological challenges which must be addressed in order to achieve the energy transition. The development of the Grid-Forming power converter control strategy represents a feasible way to operate, in a controlled and stabilized manner, an electrical system dominated by power electronics. In this way, this project focuses on presenting the theoretical development of the control of this type of converters. Firstly, a GFL voltage source converter is modeled, and its inability to operate connected to weak networks is demonstrated through several simulations. Afterwards, the development of the control strategy of the virtual synchronous machine is presented, and a DC/AC inverter model is built while considering an ideal voltage source at the DC link. In order to compare the dynamics presented by each of the existing VSM primary regulation types, each one is simulated against the disconnection of large loads of the power system. Once the results obtained for the operation of the VSM without considering the dynamics introduced by the DC link elements of the converter have been analyzed, the additional control loops required to manage both the DC link voltage and the energy extraction from the primary energy resource are discussed. In this manner, the model of a photovoltaic generator is presented, and then a dual-stage DC/DC-DC/AC converter, on which the DC link control is designed, is introduced. In this way, two different operational cases are differentiated, the first one when the converter operates below the maximum power capacity of the primary resource, and the second one when the converter reaches the maximum available power of the PV generator. The control architecture required to operate in both of these operational contexts is discussed, and then, the dual-stage converter is simulated under different incident solar irradiance and temperature conditions to verify the stability of the system. After verifying the correct operation of the VSM, both while operating connected to an ideal voltage source at the DC link, and while considering all the required elements to extract the energy from the primary resource, a case study is proposed in order to illustrate the operation of the VSM in a stand-alone micro-grid. In this way, a system composed of a photovoltaic generator, a BESS, and a variable load, is defined, and then, several operational requirements, necessary to the correct operation and maintenance of the system, are determined. In order to meet the operational requirements, a PPC capable of managing the power flow of the system while minimizing the power outages of the load is designed. Finally, a variable primary regulation system for the VSM is developed in order to significantly increase the robustness of the micro-grid