Modular converter structures for statcom application under unbalanced conditions

Resumo

Gaur egungo gizartea energiaren arloko hainbat erronka garrantzitsuren aurrean aurkitzen da, besteak beste, erregai fosilekiko menpekotasun handia, inportatutako energiarekiko dependentzia, kontsumo energetikoaren etengabeko gorakada, edota faktore hauek eragiten dituzten ingurumen arazoak. Sorkuntza banatuko sistemen integrazioa, bereziki iturri berriztagarrietan oinarritutakoa, arazo horiei aurre egiteko aukera interesgarriena da. Hala ere, bere izaera kudeaezina dela eta, sorkuntza berriztagarria sare elektrikoan integratzeak zenbait erronka dakartza ohiko sorkuntza sistemekin alderatuta. Gainera, iturri berriztagarrien sistemek, sorgailu sinkronoen ordez, potentzia bihurgailu elektronikoak erabiltzen dituzte sarera konektatzeko. Bihurgailuak nagusi diren sare elektrikoak tentsio eta potentzia handiagoko gailuak erabiltzea eskatzen du, eta horretarako, tentsio iturridun bihurgailu (VSC) multinibel modularrak alternatiba erakargarrienetariko bat dira. Testuinguru honetan, “FACTS” bezala ezagutzen diren korronte alternoko transmisio gailuek, eta bereziki konpentsatzaile sinkrono estatikoek (STATCOM), funtsezko eginkizuna dute sare elektriko modernoen eboluzioan etorkizuneko sare adimendunerantz. STATCOMak, batez ere VSC bihurgailu multinibel modularretan oinarrituta daudenak, gero eta aplikazio ugariagoetan erabiltzen dira, non tentsio eta/edo korronte desorekatuen aurrean funtzionatzea nabarmandu daitekeen. Bihurgailu fabrikatzailearen ikuspuntutik, ez da hain agerikoa zein VSC topologia erabili behar den. Hori dela eta, doktorego tesi honen helburua VSC diseinuaren alorreko ezagutzan laguntzea da, fabrikatzaileari topologiak konparatu eta egokiena hautatzen errazteko, era egokian diseinatzeko, edota egokitzapenak egiten laguntzeko helburuarekin, bihurgailuek dituzten eskakizun zorrotzei aurre egiteko. Eskakizun horien artean, tesi hau VSC bihurgailu multinibel modularrez eraikitako STATCOM-en tentsio zein korronte desorekatuen funtzionamenduan zentratzen da. Helburu hori betetzeko, lehenik eta behin, potentzia handiko erdi-tentsioko VSC topologien eta haien modulazio estrategia nagusien funtzionamenduari buruzko ikerketa bat garatzen da. Bigarrenik, metodologia bat proposatzen da, bihurgailu fabrikatzaileri behar duen edozein aplikaziorako VSC topologia egokiena konparatu eta hautatzeko informazio baliagarria eskaintzen diona. Jarraian, VSC bihurgailu modular multinibelen funtzionamendu desorekatu desberdinei buruzko literatura zientifikoaren errebisio bat egiten da, STATCOM-aren funtzionalitatea barne. Ezagutza hutsunea identifikatu ondoren, tentsio eta/edo korronte desoreken aurrean funtzionatzen duen STATCOM aplikaziorako VSC topologia desberdinen potentzia erreaktiboaren mugak aztertu eta konparatzen dira. Azkenik, aztergai dugun aplikaziorako topologia interesgarrienetariko baten kontrol inplementazioa ebaluatzen da, erabil daitezkeen kontroladore desberdinen portaera aztertu eta konparatzen delarik. Erdi-tentsioko laborategi batean, 100 kVA-ko eskala errealeko bihurgailu batetik lortutako emaitza esperimentalek egindako azterketa teorikoak balioztatuko dituzte.