Seguimiento de carga

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Fig.6.5. Diagrama unifilar de la red empleada para el ensayo de arranque en negro.

Cabe mencionar que, con el fin de reducir la carga computacional del modelo y permitir su implementación en tiempo real con óptima resolución, el convertidor GSC se ha modelado como una fuente de corriente inyectando la correspondiente potencia activa y nula potencia reactiva; mientras que el bus CC se modela como una fuente de tensión ideal. Se considera que esta simplificación no debería modificar significativamente los resultados de simulación obtenidos en tiempo real debido a que, normalmente, el GSC se encarga de mantener la tensión en el bus CC intercambiando la misma potencia activa que el RSC e inyectando la potencia reactiva de acuerdo con las necesidades del operador.

A su vez, el ensayo de arranque en negro se ha llevado a cabo en una simulación EMT asíncrona en el entorno del programa PSIM, debido a que la capacidad de la plataforma de ensayos en tiempo real está actualmente limitada al control de un único modelo de GADA. El modelo mecánico de la turbina también se ha implementado en estas simulaciones, en el entorno RSCAD.

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clásica basada en el control de las componentes síncronas de la corriente del estátor del GADA, con y sin FFR, según [35]. La red utilizada para este ensayo es la red eléctrica equivalente del sistema eléctrico peninsular, presentada en este mismo capítulo. El cambio de carga sucede en el instante 0 s en las gráficas y consiste en una introducción de una carga puramente resistiva (f.d.p.=1) de magnitud 0.05 p.u. tomando como base la potencia nominal del sistema, sumando un total de 600 kW de cambio de carga. La nueva carga se conecta en el mismo nudo en el que se encuentra la carga del sistema en este modelo de red (punto de conexión del generador síncrono), ver Fig.6.3. El GADA se encuentra inicialmente girando con un deslizamiento de -0.3 y recibiendo una potencia mecánica de 0.8 p.u., aproximadamente, de acuerdo con su diagrama T-ω. De forma arbitraria, se ha utilizado el lazo externo de control de reactiva en este ensayo, con una referencia de 0 p.u. A continuación, se muestran los resultados de simulación correspondientes al ensayo de seguimiento de carga.

Fig.6.6. Evoluciones de las potencias activa y reactiva del estátor del GADA ante un cambio de carga, para distintas estrategias de control.

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Fig.6.7. Evolución de la velocidad de rotación del generador síncrono ante un cambio de carga, para distintas estrategias de control.

Fig.6.8. Evolución del RoCoF, medido en el POC con una ventana móvil de 500 ms, ante un cambio de carga, para distintas estrategias de control.

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Fig.6.9. Evolución de las componentes síncronas del flujo del rótor del GADA ante un cambio de carga.

De los resultados de simulación mostrados en Fig.6.6-Fig.6.9, se extraen las siguientes observaciones y comentarios:

• De acuerdo con la evolución de la potencia activa mostrada en Fig.6.6, se observa que tanto la respuesta del control propuesto como la de un control convencional con FFR son proporcionales al desvío en frecuencia del sistema, mostrado en Fig.6.7, en función de la constante proporcional empleada, de 0.05 p.u. en ambos casos. Esto produce un incremento esperado de 0.1 p.u. en régimen permanente. Mientras que un control convencional sin FFR se mantiene entregando la potencia activa de referencia durante toda la simulación. Mirando más en detalle, también se percibe que la respuesta del control propuesto es ligeramente más rápida, esto es debido a los retrasos inherentes en este tipo de controles debido a la necesidad de medir y filtrar la frecuencia del sistema. En esta misma figura, se muestran las evoluciones de la potencia reactiva, que se mantiene a cero durante toda la simulación con la excepción de un leve desvío instantes después de la aparición de la perturbación; esto es debido al empleo de un lazo externo de control de reactiva en los controles propuestos.

• En Fig.6.7 se muestra la evolución de la velocidad de giro del generador síncrono del sistema, que determinará la frecuencia del sistema en régimen permanente. Aquí se observa como el empleo de estrategias de respuesta en frecuencia ayuda a mejorar

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considerablemente la frecuencia nadir del sistema, esto es, la mínima frecuencia alcanzada, siendo de 49.717 Hz para la estrategia propuesta en esta tesis (RFOC), 49.716 Hz para la estrategia clásica con FFR y 49.523 Hz para la estrategia clásica sin FFR. También cabe mencionar que el nuevo valor de frecuencia en régimen permanente es inferior para el caso de la estrategia clásica sin FFR, dado que no se está aportando regulación primaria por el GADA en este caso, disminuyendo la constante proporcional equivalente del sistema.

• En relación con el RoCoF, mostrado en Fig.6.8, el mismo valor se obtiene en el instante inmediatamente posterior a la aparición de la perturbación, ya que este está inicialmente determinado por la inercia física del sistema, que es aportada prácticamente en su totalidad por el generador síncrono. No obstante, también se observa que el empleo de estrategias de regulación de frecuencia ayuda a suavizar el RoCoF en los instantes posteriores.

• Fig.6.9 muestra la evolución de las componentes síncronas del flujo del rótor, demostrando que la sincronización de este fasor se consigue durante toda la simulación, garantizando la estabilidad del control y el cumplimiento de los principios del mismo. También se aprecia una ligera perturbación sobre la componente directa del flujo del rótor, debido a la actuación del lazo externo del control de reactiva tras el cambio de carga.