El presente trabajo de grado propone un control supervisor que unifica las etapas de control secundario y terciario en microrredes en corriente continua, operando de forma aislada. Se propone el uso de control predictivo basado en el modelo. El principal objetivo de la estrategia es garantizar un reparto proporcional de la potencia, manteniendo los niveles de voltaje dentro de unos límites establecidos. Se emplea un modelo simplificado junto a un estimador de la matriz de admitancia nodal, lo cual permite tener mediciones en un número reducido de nodos, sin medición directa en las cargas resistivas. La estrategia de control se implementó usando un sistema de simulación en tiempo real tipo Power-Hardware-in-the-loop. Los resultados obtenidos en el laboratorio de re des inteligentes de Tecnalia, en España, demuestran la factibilidad practica del sistema de control propuesto, evidenciando un satisfactorio desempeño en su ejecución Maestría Magíster en Ingeniería Eléctrica 1. Introducción 1 1.1. Descripción del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2. Justificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3. Marco teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.1. Microrredes vs. generación distribuida . . . . . . . . . . . . 4 1.3.2. Recursos energéticos distribuidos integrados por convertidores de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3.3. Tipos de microrredes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3.4. Estandarización en microrredes DC . . . . . . . . . . . . . . 10 1.4. Estado del arte sobre control de microrredes DC . . . . . . . . . . . 12 1.5. Contribuciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.6. Estructura del documento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2. Control jerárquico en microrredes de corriente directa 16 2.1. Control primario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.1.1. Control tipo droop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.1.2. Modelo reducido del control primario . . . . . . . . . . . . 20 2.2. Control secundario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.3. Control terciario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.4. Arquitectura de las comunicaciones en microrredes . . . . . . . . . 23 3. Modelizado de la microrred DC 25 3.1. Reducción de Kron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.2. Estimación de la matriz de admitancia nodal . . . . . . . . . . . . . 30 5 Santiago A. Ramírez M. TABLA DE CONTENIDOS 3.3. Modelo de la microrred DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 4. Formulación del control predictivo basado en el modelo (MPC) 35 4.1. Estrategia de Model Predictive Control (MPC) . . . . . . . . . . . . . 36 4.2. Reparto proporcional de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.3. Problema de optimización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.4. Solución del problema de optimización . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.5. Arquitectura del control propuesto . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 5. Resultados 44 5.1. Sistema de prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 5.2. Implementación en Power Hardware-in-the-loop (P-HIL) . . . . . . . 45 5.3. Resultados P-HIL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 6. Conclusiones y trabajos futuros 54 6.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 6.2. Trabajos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Referencias 55 Anexos 61 A. Parámetros de la microrred DC. 61