Integración de REDs en Redes AC: una Familia de Controladores Basados en Pasividad

Abstract

[EN] This paper presents the design and application of passivity–based control theory for distributed energy resources (DERs) integration through voltage source converters (VSC) in ac single–phase grids. The Hamiltonian representation of these grids facilitates the development of passive controllers that guarantee stability in the sense of Lyapunov for their closed–loop operation. The non–autonomous dynamic modeling of these systems is transformed into an incremental model, which allows solving the tracking as a regulation problem. The main contribution of this paper is in the ability to control the active and reactive power transference between DERs and the ac single–phase grid depending on the availability of the primary energy resource and the capacity of the converters. Simulations results show that all proposed controllers attain the control objective, reaching the same dynamic performance as classical proportional–integral controllers and guaranteeing asymptotic stability. All simulations are developed under the MATLAB/Simulink environment through the SimPowerSystems tool.

[ES] En este artículo se presenta el diseño y la aplicación de la teoría de control basada en pasividad para la integración de recursos energéticos distribuidos (REDs) a través de convertidores controlados por voltaje en redes monofásicas de corriente alterna. La representación Hamiltoniana de estos sistemas facilita el desarrollo de controladores pasivos que garantizan estabilidad en el sentido de Lyapunov para su operación en lazo cerrado. El modelado dinámico no autónomo de estos sistemas es transformado en un modelo incremental, el cual permite resolver el problema de seguimiento de trayectorias como un problema de regulación. La principal contribución de este trabajo radica en la capacidad de controlar el flujo de potencia activa y reactiva entre los REDs y la red eléctrica en función de la disponibilidad del recurso energético primario y la capacidad de los convertidores. Los resultados de simulación muestran que todos los controladores pasivos propuestos logran el objetivo de control, alcanzando el mismo desempeño dinámico que los controladores proporcionales integrales clásicos, garantizando estabilidad asintótica. Todas las simulaciones son desarrolladas bajo el entorno MATLAB/Simulink a través de la librería SimPowerSystems.