Modular multilevel converter laboratory prototype commissioning and control in three operative scenarios

Abstract

[ES] La introducción de componentes tecnológicos avanzados, como los convertidores modulares multinivel (MMC), es crucial para alcanzar un sistema eléctrico más mallado e interconectado con un porcentaje cada vez mayor de generación renovable, sistemas de almacenamiento y toda la tecnología necesaria para avanzar hacia un modelo energético sostenible. En este trabajo de fin de máster se ha llevado a cabo un estudio práctico sobre los MMC. Se ha desarrollado un modelo de Simulink para simular un prototipo de laboratorio y desarrollar controladores para los tres modos de funcionamiento investigados: aislado, conectado a red y STATCOM. Además, también se han diseñado los procedimientos necesarios de energización, sincronización y conexión. Después, las simulaciones se han reproducido en el prototipo real. Los resultados demuestran la versatilidad del MMC en los escenarios mencionados. El trabajo proporciona una visión integral de las posibilidades de MMC en el futuro sistema eléctrico y establece una base sólida para la experimentación en próximos estudios.

[EN] Grid-forming control techniques are required to achieve a high penetration of power electronics-based renewable energy sources for decarbonised electric systems. However, different grid-forming control strategies can operate in the same grid, and grid stability shall be warranted. This paper analyses the use of different grid-forming control strategies for diode rectifier-based wind power plants. The analysed grid-forming controllers are the well-known droop control, an advanced droop control, and the virtual synchronous machine control. The controllers analysis validates the three grid-forming controllers interoperability, identifying each control parameter s contribution to the stability of each system state variable. Furthermore, the analysis allows a better tuning of the control parameters. Additionally, a fault-ride-through strategy that improves the system restoration after faults is proposed and validated. The proposed fault-ride-through strategy achieves a soft restoration of the active power.