V 35 N 85.

ANÁLISIS DINÁMICO DEL GENERADOR SÍNCRONO VIRTUAL
Los voltajes en las terminales del generador
síncrono virtual se calculan de acuerdo a (1) y son los que
aparecen en las terminales de los capacitores.
= − −
+ (1)
donde y son la resistencia e inductancia del devanado
del estator respectivamente, y = es la
fuerza contra electromotriz debida al movimiento del rotor y
se calcula por medio de:
= −
(2)
donde y son el ángulo y la velocidad virtual del rotor
imaginario respectivamente, representa el voltaje de
excitación del devanado de campo del rotor. La impedancia
de los devanados del estator del generador síncrono virtual
está representada por la inductancia y la resistencia de
los inductores del filtro. Se asume que
representan la fuerza contra electromotriz debido al
movimiento del rotor imaginario; esto no es del todo cierto
debido a que son señales conmutadas de alta
frecuencia, pero si es posible en el sentido promedio: es decir,
los interruptores del inversor deben operar de manera tal que
los valores promedio de sobre un periodo de
conmutación sea igual a (2), esto puede lograrse usando la
técnica PWM. Es conveniente asumir que el devanado de
campo imaginario es alimentado por una fuente ajustable de
corriente directa en lugar de una fuente de voltaje . De
esta manera si el voltaje varía se vuelve irrelevante en
tanto permanezca constante. Por lo que (2) puede
simplificarse y expresarse como
= (3)
se usan como las señales moduladoras que se
comparan con la señal triangular de alta frecuencia para
generar los disparos de los interruptores. El par
electromagnético se calcula como
= ∙ + ∙ + ∙
donde son el conjunto de corrientes trifásicas que el
generador síncrono virtual intercambia con la red y son
el conjunto de voltajes trifásicos en el punto de conexión con
la red. El diagrama de bloques del GSV en donde se incluyen
los lazos de control para la regulación de voltaje y la
regulación de frecuencia se expone en la figura 4.
El par mecánico " se calcula dividiendo la potencia activa
de referencia # " entre la velocidad angular virtual ,
(4)
" = # %
La potencia reactiva se calcula mediante
Q ' ( = 1 √3 , − - ∙ + , − - ∙
+ , − - ∙
El par de aceleración se calcula como
Vabc
Iabc
Cálculo de
potencia
activa
y
reactiva
(5)
(6)
= " − + ('../ (7)
Pset
Pred
Vm
Vref
1
ᶿ
1
ᶿ
Tdroop
Tm
Te
Dq
Qred
Qset
Figura 4. Diagrama de bloques del modelo y control del Generador Síncrono
Virtual
Ta
El par de aceleración pasa por un integrador con ganancia
11 0
de donde se obtiene la velocidad angular virtual y se
compara con la velocidad angular de referencia ' (que es
igual al valor nominal de la red) para obtener la desviación
de frecuencia ∆3 que se multiplica por 4 / para calcular
('../ , parte superior de la figura 4.
Por otro lado, pasa por un integrador con ganancia unitaria
11 para obtener el ángulo virtual del rotor imaginario.
Como se observa en el diagrama de bloques, cuenta con
una señal de reset. Inicialmente, la señal de reset se genera
estimando el ángulo del voltaje de la red para el proceso de
sincronización, una vez que el GSV está sincronizado con el
sistema de potencia la señal de reset se genera como un
proceso interno del integrador del ángulo virtual el cual se
reinicia cada 26. Al igual que una máquina síncrona real el
GSV se mantiene sincronizado en todo momento con la red,
lo que implica que si la frecuencia del sistema se incrementa
o reduce, la frecuencia virtual del GSV también lo hará, es
decir = ' (. Tal característica es la que le permite al GSV
participar en la regulación de frecuencia.
La parte inferior de la figura 4 ilustra el control de la potencia
reactiva la cual tiene dos componentes. La primera es la
potencia reactiva asignada 8 % que el convertidor debe
intercambiar con la red. La segunda componente es la
Dp
1
Js
1
Ks
ᶿ
ᶿ ref
1
s
Señales moduladoras
Mfif
ea, eb, ec
PWM
VSC
Re set
ᶿ
ᶿ red
REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO MÉRIDA Vol. 35 NÚM. 84 3