| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| GRID INTEGRATION OF WIND POWER GENERATORS WITH GRID FORMING CAPABILITY | | Autor/a | González Cajigas, Adrián | | Departamento | Electrónica | | Director/a | Bueno Peña, Emilio José | | Codirector/a | Roldán Pérez, Javier | | Fecha de depósito | 31-01-2024 | | Periodo de exposición pública | 1 de febrero a 14 de febrero de 2024 | | Fecha de defensa | 21-05-2024 - Sala de Grados de la Escuela Politécnica Superior a las 11:00 horas | | Modalidad | Presencial | | Programa | Electrónica: Sistemas Electrónicos Avanzados. Sistemas Inteligentes (RD 99/2011) | | Mención internacional | No | | Resumen | Las preocupaciones medioambientales y de sostenibilidad están impulsando un cambio significativo en la generación de energía, sustituyendo progresivamente las fuentes convencionales por recursos de energía renovable. Esta transición, aunque beneficiosa para el medio ambiente, presenta una serie de desafíos, especialmente en términos de estabilidad y funcionalidad de las redes eléctricas. En este contexto, los convertidores formadores de red han surgido como una tecnología crucial para la integración de fuentes renovables en la red eléctrica. En particular, la técnica de control de máquina síncrona virtual (VSM) es comúnmente utilizada para proporcionar esta capacidad de formación de red. En consecuencia, se espera que los generadores conectados a la red mediante convertidores electrónicos proporcionen capacidad de formación de red en un futuro próximo. Los generadores de energía eólica son especialmente adecuados para este cometido debido a la energía cinética almacenada en sus ejes. En las plantas eólicas, un gran número de convertidores operan simultáneamente en paralelo. Por lo tanto, resulta crucial comprender las características dinámicas de los generadores que operan en paralelo para coordinar adecuadamente las turbinas eólicas. Además, los códigos de red están incorporando especificaciones técnicas para evaluar las capacidades de formación de red de los generadores renovables. Esto afecta directamente al diseño de los parámetros de control de la VSM. Además, para cumplir con estas especificaciones y garantizar el funcionamiento seguro de las turbinas eólicas, resulta de especial interés mantener inalterada la estructura del controlador interno de corriente.
En esta tesis se estudia el funcionamiento de turbinas eólicas en plantas de generación eléctrica con capacidad de formación de red. Este amplio tema de investigación se aborda desde varias perspectivas. En primer lugar, se estudia el efecto combinado de los generadores formadores de red en una planta de generación eléctrica, prestando especial atención al diseño de sus lazos de control internos y su impacto en la dinámica de la red eléctrica. Posteriormente, se pone el foco en las turbinas tipo III, donde se proponen dos alternativas para implementar un control VSM sin modificar la estructura del controlador interno de corriente. El funcionamiento de estas turbinas en una planta de generación eléctrica se estudia mediante el uso de herramientas de estabilidad de pequeña señal. Finalmente, se desarrolla un método para diseñar los parámetros de control de turbinas eólicas de manera que cumplan con las especificaciones de los códigos de red relacionadas con la capacidad de formación de red. La aplicación de este método garantiza que se cumplan las especificaciones de formación de red del código de red National Grid sin superar los límites de energía y potencia de la turbina. Los desarrollos presentados en esta tesis han sido validados en dos laboratorios, con elementos de hardware reales. En el primero, se probó la operación de cuatro generadores con interfaz electrónica frente a un emulador de red. En el segundo, se evaluó el control de turbinas tipo III con capacidad de formación de red. Finalmente, se verificó el cumplimiento de las especificaciones de los códigos de red mediante simulaciones detalladas. |
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