Revista 15 - Noviembre 2016

Sintonía del controlador de un DVR
partiendo del modelo del Sistema
pasivos del sistema. Por su parte, en [14],
se controla un DVR trifásico por cada fase,
utilizando estrategias de control, basadas en
controladores PID. Además, en [15], [16] y
[17] se utilizan controladores dinámicos, basados
en criterios de robustez y rendimiento
para optimizar las variables de salida. En
este trabajo se ilustran los resultados
de utilizar un modelo matemá tico de las
dinámicas del DVR en un marco de referencias
constante, para diseñar diferentes
estrategias de control, realimentadas con
controladores tipo PI/PID., utilizando un
equivalente de red, de forma práctica, como
una fuente de corriente.
Este trabajo está compuesto por 5 secciones:
En la sección (II) se ilustrará la topología seleccionada
para el DVR trifásico. En (III) se
presentará la estructura de control planteada
y la sintonía del controlador PID. Posteriormente,
en lasección (IV), se mostrarán
los resultados obtenidos en este trabajo, haciendo
una validación del modelo matemático
con simulaciones en PSIM y validando
el controlador sintonizado en la sección (III)
para, finalmente, mostrar las conclusiones
de este trabajo en (V)
Topología del DVR trifásico
En este trabajo se modela un DVR trifásico
con la topología mostrada en la figura (II).
Esta topología consta de: (a.) Un bus DC conectado
a una fuente DC regulada. (b.) Una
fuente inversora de tensión (VSI) trifásica
de tres ramas. (c.) Filtro LC como interfaz
de conexión con la red. Además, se modela
la red como una fuente de corriente, dado
que el DVR es un dispositivo que se conecta
en serie entre la red de suministro y la carga
a proteger. Es decir, el DVR compensará las
tensiones faltantes para que la carga esté a
tensión nominal, pero estará sometido a la
corriente demandada por la red. De esta manera,
la salida del DVR estará sometida a la
corriente de la red, asumiendo que el transformador
de acople tiene una relación de 1:
1. Se selecciona el VSI de tres ramas dado
que, con una estructura de control adecuada,
es posible compensar sags y swells desequilibrados
[16].
Figura 1. Filtro Activo en Serie DVR
Estructuras de control
En esta sección se evalúa la pertinencia de
utilizar estructuras de control simples, particularmente,
estructuras basadas en controladores
PI/PID. Se plantea el diseño
de un controlador para el filtro activo en serie,
basado en elmodelado. Para la sintonía
de los controladores se utilizará el método
gráfico de ubicación de polos en el Lugar
Geométrico de las Raíces y partiendo de estructuras
SISO (Single Input Single Output).
Con base en esto, se busca controlar el nivel
de tensión a la salida del filtro; de esta manera,
se toman como salidas las variables Vdcf
y Vqcf, que corresponden a las componentes
d y q de tensión en el capacitor del filtro
que, a su vez, es el voltaje de compensación;
y como entradas manipulables ud y uq de las
señales moduladoras. De esta manera, las
funciones de transferencia de interés para el
diseño de la estructura de control son: GVdCf/Ud
y GVC q/Uq.
El objetivo de control es mantener un
nivel de tensión a la salida del filtro activo,
dada una referencia de tensión. De tal manera
que el Filtro Activo en Serie sea capaz
de compensar las caídas y/o aumentos de
tensión en la fuente, con el fin de que la carga
esté siempre sometida a la tensión nominal
del sistema.
Se proponen estructuras de control realimentadas
y controladores tipo PI/PID. Se
compararan las estructuras de control para
determinar cuál se ajusta mejor a los requerimientos.
Las estructuras de control propuestas
en este trabajo son: 1. Controladores
PI para cerrar los lazos relativos a las funciones
de transferencia GVdCf/Ud y GVCq/ 61
Revista Asociación de Ingenieros Electricistas AIE UdeA / Número 15 /Noviembre 2016 /Medellín -Colombia / ISSN: 1794-6077