Estrategias de control de potencia en inversores de generación distribuida ante un fallo desbalanceado de la red eléctrica
Authors:   , Iñiguez Amigot José Ignacio 
Published: February 2025

(English) This PhD thesis examines various reactive current injection techniques and strategies to address the challenges associated with power grid management during abnormal conditions. The aim is to offer new perspectives and practical solutions to improve the operation and reliability of the power system. To this end, three contributions are presented.

The first contribution focuses on a new control approach for reactive current injection in distributed generation systems. The method proposes a method of independent reactive current injection for each phase, which optimises the system's ability to handle load imbalances and fault events. In addition, peak current control is incorporated to protect inverters, ensuring safe and efficient performance.

The second contribution focuses on improving voltage support in isolated microgrids during short-circuit events. An innovative strategy is introduced that uses electric vehicles to provide voltage support by injecting active power, instead of conventional reactive injections. This approach not only improves system stability during disturbances, but also avoids unwanted overvoltages through coordinated control between distributed generators and electric vehicles.

The third contribution proposes a control scheme for the remote elimination of voltage unbalance in grid-connected inverters. This approach uses the virtual grid concept to compensate negative sequence voltage at remote points of the power system. In addition, it integrates peak current control to protect inverters and ensure optimal performance with low control data traffic.

To summarise, these contributions address various aspects of the operation and control of distributed generation systems and microgrids, including reactive current injection and voltage unbalance compensation. They provide innovative and efficient solutions to enhance grid stability and security.

(Català) La tesi doctoral es centra en tècniques i estratègies d'injecció de corrent reactiu per abordar eficaçment els desafiaments associats amb la gestió de la xarxa elèctrica durant condicions anormals. L'objectiu és oferir noves perspectives i solucions pràctiques per millorar l'operació i la fiabilitat del sistema elèctric. Per això es presenten tres contribucions.

La primera contribució es centra en un nou enfocament per a la injecció de corrent reactiu en sistemes de generació distribuïda. Es proposa un mètode que permet la injecció de corrent reactiu independent per a cada fase, cosa que optimitza la capacitat del sistema per gestionar desequilibris de càrrega i esdeveniments de falla. A més, incorpora un control de corrent màxim per protegir els inversors, garantint un rendiment segur i eficient.

La segona contribució s'enfoca a la millora del suport de tensió en microxarxes aïllades durant esdeveniments de curtcircuit. Introdueix una estratègia innovadora que utilitza vehicles elèctrics per proporcionar suport de tensió injectant potència activa, en comptes d'injeccions reactives convencionals. Aquest enfocament no només millora l'estabilitat del sistema durant les pertorbacions, sinó que també evita sobretensions no desitjades mitjançant un control coordinat entre els generadors distribuïts i els vehicles elèctrics.

La tercera contribució proposa un esquema de control per a l'eliminació remota del desequilibri de tensió a inversors connectats a la xarxa. Aquest enfocament utilitza el concepte de xarxa virtual per compensar la tensió de seqüència negativa en punts remots del sistema de potència. A més, integra un control de corrent màxim per protegir els inversors i garantir un rendiment òptim amb un baix trànsit de dades de control.

En resum, aquestes contribucions aborden diferents aspectes relacionats amb l'operació i el control de sistemes de generació distribuïda i microxarxes, des de la injecció de corrent reactiu fins a la compensació de desequilibris de tensió, proporcionant solucions innovadores i eficients per millorar l'estabilitat i la seguretat de la xarxa elèctrica.

(Español) La tesis doctoral se centra en técnicas y estrategias de inyección de corriente reactiva para abordar eficazmente los desafíos asociados con la gestión de la red eléctrica durante condiciones anormales. El objetivo es ofrecer nuevas perspectivas y soluciones prácticas para mejorar la operación y la fiabilidad del sistema eléctrico. Para ello se presentan tres contribuciones.

La primera contribución se centra en un nuevo enfoque de control para la inyección de corriente reactiva en sistemas de generación distribuida. Se propone un método que permite la inyección de corriente reactiva independiente para cada fase, lo que optimiza la capacidad del sistema para gestionar desequilibrios de carga y eventos de falla. Además, incorpora un control de corriente máxima para proteger los inversores, garantizando un rendimiento seguro y eficiente.

La segunda contribución se enfoca en la mejora del soporte de tensión en microredes aisladas durante eventos de cortocircuito. Introduce una estrategia innovadora que utiliza vehículos eléctricos para proporcionar soporte de tensión inyectando potencia activa, en lugar de inyecciones reactivas convencionales. Este enfoque no solo mejora la estabilidad del sistema durante perturbaciones, sino que también evita sobretensiones no deseadas mediante un control coordinado entre los generadores distribuidos y los vehículos eléctricos.

La tercera contribución propone un esquema de control para la eliminación remota del desequilibrio de tensión en inversores conectados a la red. Este enfoque utiliza el concepto de red virtual para compensar la tensión de secuencia negativa en puntos remotos del sistema de potencia. Además, integra un control de corriente máxima para proteger los inversores y garantizar un rendimiento óptimo con un bajo tráfico de datos de control.

En resumen, estas contribuciones abordan diferentes aspectos relacionados con la operación y el control de sistemas de generación distribuida y microredes, desde la inyección de corriente reactiva hasta la compensación de desequilibrios de tensión, proporcionando soluciones innovadoras y eficientes para mejorar la estabilidad y la seguridad de la red eléctrica.