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Diseño optimizado del conjunto filtro-controlador de un inversor para mejorar su integración a red

2022; National Autonomous University of Mexico; Volume: 23; Issue: 4 Linguagem: Espanhol

10.22201/fi.25940732e.2022.23.4.026

2594-0732

Jesús Darío Mina Antonio, Eduardo Miramón Juarez, Oscar Hernández Martínez, Miguel Francisco Sabido Borges,

Advanced DC-DC Converters

Este trabajo aborda el diseño optimizado del filtro LCL y el controlador del lazo interno de corriente (PI), para un inversor trifásico de puente completo, de un sistema de generación distribuida (GD). El objetivo es mejorar el desempeño y la calidad de la energía que suministran estos sistemas en su interconexión con la red eléctrica. En este sentido, las variables de optimización son los parámetros del filtro y del controlador; y se plantean dos funciones objetivo, una relacionada con la razón de atenuación armónica del filtro y otra con el desempeño del control, específicamente, la integral del error absoluto por el tiempo (ITAE, por sus siglas en inglés). Se resalta que la primer función objetivo depende de los parámetros del filtro, mientras que la segunda depende de los parámetros del controlador y también del filtro (planta); por lo cual, a diferencia de otros trabajos, la solución se aborda de manera integrada y se resuelve utilizando optimización por enjambre de partículas (PSO, por sus siglas en inglés) a través de MatLab. Para la optimización, en primer lugar, se obtiene el modelo matemático del filtro y el controlador de corriente. Las restricciones, en el caso del filtro, se hace en los parámetros de: inductancia total, frecuencia de resonancia y resistencia de amortiguamiento; mientras que, en el controlador, las restricciones buscan asegurar que las ganancias seleccionadas respeten el factor de amortiguamiento y ancho de banda propuesto. Derivado del proceso de optimización, en la parte final del documento se muestra la validación de los resultados obtenidos, utilizando el esquema eléctrico de un inversor en PSIM, donde se prueba el controlador y filtro diseñado, ante cambios de potencia activa y reactiva; con lo que se demuestra la efectividad del diseño optimizado basado en PSO. Este trabajo aborda el diseño optimizado del filtro LCL y el controlador del lazo interno de corriente (PI), para un inversor trifásico de puente completo, de un sistema de generación distribuida (GD). El objetivo es mejorar el desempeño y la calidad de la energía que suministran estos sistemas en su interconexión con la red eléctrica. En este sentido, las variables de optimización son los parámetros del filtro y del controlador; y se plantean dos funciones objetivo, una relacionada con la razón de atenuación armónica del filtro y otra con el desempeño del control, específicamente, la integral del error absoluto por el tiempo (ITAE, por sus siglas en inglés). Se resalta que la primer función objetivo depende de los parámetros del filtro, mientras que la segunda depende de los parámetros del controlador y también del filtro (planta); por lo cual, a diferencia de otros trabajos, la solución se aborda de manera integrada y se resuelve utilizando optimización por enjambre de partículas (PSO, por sus siglas en inglés) a través de MatLab. Para la optimización, en primer lugar, se obtiene el modelo matemático del filtro y el controlador de corriente. Las restricciones, en el caso del filtro, se hace en los parámetros de: inductancia total, frecuencia de resonancia y resistencia de amortiguamiento; mientras que, en el controlador, las restricciones buscan asegurar que las ganancias seleccionadas respeten el factor de amortiguamiento y ancho de banda propuesto. Derivado del proceso de optimización, en la parte final del documento se muestra la validación de los resultados obtenidos, utilizando el esquema eléctrico de un inversor en PSIM, donde se prueba el controlador y filtro diseñado, ante cambios de potencia activa y reactiva; con lo que se demuestra la efectividad del diseño optimizado basado en PSO.