Modelado y simulación dinámica de micro-redes con energías renovables utilizando la técnica de fasores dinámicos

Resumen

En esta tesis doctoral se desarrolla una librería en el entorno de simulación OpenModelica/SimForge para la simulación dinámica de micro-redes con energías renovables, donde cada uno de los elementos y sistemas considerados son modelados con la técnica de fasores dinámicos, y validados en el entorno de simulación MatLab/Simulink, observando que los modelos con fasores dinámicos son buenas aproximaciones de los modelos detallados y permiten reducir notoriamente los tiempos de simulación, teniendo además una mayor precisión que los modelos TSP en la aproximación de las variables reales. Primero se realiza una revisión del estado del arte sobre las características de las micro-redes, los elementos que las componen, su operación y control, así como de los diferentes tipos de modelado y simulación. Posteriormente se presentan los antecedentes de la técnica de modelado con fasores dinámicos y el marco teórico de sus fundamentos matemáticos así como sus características. Se desarrollan entonces los modelos matemáticos detallados y con fasores dinámicos de los siguientes elementos y sistemas que constituyen micro-redes con energías renovables: sistema PV-convertidor elevador, sistema aerogenerador- inversor, sistema batería-convertidor, sistema inversor-red de distribución, inversor elevador monofásico, inversor elevador trifásico y transformador. Cada uno de ellos es simulado y analizado, encontrando ventajas significativas de los modelos con fasores dinámicos. Finalmente con el objetivo de integrar, simular y analizar micro-redes de una manera práctica, intuitiva y eficiente, los elementos y sistemas son programados en el entorno de simulación orientado a objetos OpenModelica/SimForge, y junto con la creación de bloques de control, se desarrolla la librería microREDES, con la cual se analizan tres casos de estudio: integración de microfuentes en sistemas híbridos de generación, sincronización de un sistema de almacenamiento por baterías a la red de distribución y, como tercer caso, integración de arreglos fotovoltaicos a una red de distribución trifásica. En los tres casos se obtienen resultados satisfactorios.