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Notas sobre Modelo de Inversor

Valor CC Nominal kV

Al simular un sistema de CC que se conecta a un sistema de CA a través de un inversor, la tensión nominal CC adecuada debe ser especificada para el inversor. La tensión de CC se relaciona con la tensión de CA bajo condiciones sin carga como sigue:

Esta ecuación es para un rectificador de 6 pulsos e incluye el rizado en la barra de CC, y se suele utilizar en sistemas de CC que no incluyen un condensador de filtrado grande; sistemas tales como corriente continua de alta tensión y grandes rectificadores simples. Si sabe que la barra de CC incluye un condensador de barra de CC, y que bajo condiciones de carga el rizado es mínimo, se debe utilizar:

Impedancia de Conmutación Obligatoria

Cuando se especifica un inversor como tiristor, la impedancia de conmutación obligatoria debe especificar en la pestaña Flujo de Potencia (Power Flow). Esta impedancia se utiliza para calcular las condiciones en los terminales en la salida del inversor según las ecuaciones de Kimbark. Además, mandamos que coloque un transformador aguas abajo del inversor que tiene la misma especificación exacta de impedancia como la impedancia de conmutación. Esta es la razón por la especificación de impedancia de conmutación en la pestaña Flujo de Potencia (Power Flow) se especifica igual a un transformador; de modo que haya una correspondencia uno-a-uno. Las ecuaciones de Kimbark se han escrito con una base a partir de líneas de alta tensión de CC, que siempre incorpora un transformador de aislamiento y transformación de tensión de la tensión de línea de CA, donde se especifica el convertidor, y el propio convertidor. Por lo tanto, para utilizar las ecuaciones, debe ser siempre un par de convertidor-transformador, o las ecuaciones no son correctas para el modelo.

Modelado de Flujo de Potencia

Una fuente inversora tiene tres modos de control de fuentes similares a los modos de control de flujo de potencia de CA. Los modos de control son:

Autónomo (es decir, fuente de potencia variable; tensión constante)
Control de tensión (es decir, potencia y tensión constantes)
Control sin tomar tensión en cuenta (es decir, potencia y var constantes)

Un inversor también requiere el conocimiento del comportamiento del rectificador si se especifica un tipo tiristor; que incluye la necesidad de más datos. Esos datos son la reactancia de conmutación y el ángulo de disparo mínimo y máximo. Porque las ecuaciones CC de Kimbark se escriben con Alfa para el rectificador y Gamma para el inversor, seguiremos esta convención, y requiere que especifique los límites de Gamma mínima y Gamma máxima.

Si no escribe una impedancia de conmutación igual a un transformador inversor externo, la tensión de la barra CC no refleja adecuadamente la caída de tensión de la barra del lado CA. Esto resulta en una tensión de la barra CC que es diferente de lo que realmente sería si la impedancia de la conmutación se había incluido correctamente.

A partir de varios esfuerzos de análisis, nos hemos dado cuenta de que las ecuaciones de Kimbark no son perfectas. Las pruebas muestran que no pueden producir exactamente el mismo kW en el lado de CA como se ve en el lado CC; una infracción evidente de la conservación de energía. Si nota que ha establecido la eficiencia de un rectificador o inversor al 100%, y observa que los valores kW son ligeramente diferentes, simplemente es una cuestión de que las ecuaciones de Kimbark suministran una aproximación muy cercana a la fuente de lado CA, frente a una correspondencia exacta de un convertidor ideal "sin pérdidas".

Observa también que los inversores de tiristores tienen su Tipo obligado a ser potencia constante-VAR constante, y que la VAR no está especificada porque las ecuaciones de Kimbark la determinan.

Modo de Control Autónomo

En el modo de control Autónomo, la salida del inversor es básicamente una fuente de potencia variable, tensión constante. Por lo tanto, cualquiera que sea la fuente de CC está en su entrada, hay que alimentar la carga que la salida del inversor se ve obligado a entregar. Esto significa que podríamos tener condiciones que el sistema no puede resolver. Tenga en cuenta estas condiciones:

Tenemos una batería, generador de CC o un servicio-eléctrico de CC como fuentes no reguladas. Si la caída de tensión en la entrada del inversor es demasiado grande, nunca podríamos llegar a una solución, ya que la carga de entrada del inversor es una potencia constante.
Un fotovoltáico está cargado incorrectamente para causar su tensión a caer por debajo la tensión de potencia máxima, creando así una condición donde su potencia se debe reducir para mantener su corriente de terminal en la corriente de cortocircuito.

Bajo tales condiciones, necesitamos el inversor reduzca su carga en el sistema de CC.

Punto de Ajuste de Carga para Mantener Tensión Mínima

Debido a lo expuesto en la sección anterior, es claro (sobre todo para fotovoltáicos), que necesitamos un método para reducir la carga especificada del inversor si estamos creando una condición de colapso de tensión en el sistema de CC. Por lo tanto, se implementó una característica que reduce la carga especificada hasta que la tensión de CC se eleva por encima del punto de ajuste de carga para mantener una tensión mínima.

Esta característica funciona para los modos control de tensión y control sin tomar tensión en cuenta, pero no funciona cuando está en el modo Autónomo. En el modo Autónomo, tenemos que satisfacer la carga en la salida de CA (es decir, es una fuente de potencia variable, tensión constante). En este modo de control, no puede hacer ningún cambio en la carga, incluso si la tensión de entrada de CC está colapsando. Por lo tanto, nos lleva a la siguiente sección.

Punto de Ajuste de Tensión Mínima para Solución – Sólo Para Fotovoltaicos.

Porque un colapso de tensión legítimo puede ocurrir en la entrada al inversor, hay que cubrir para ello y altera. Hemos implementado el Punto de Ajuste de Tensión Mínima para Solución. Sin embargo, esto realmente es sólo una condición que se producirá con un fotovoltáico cuando está cargado a un punto donde se reduce su tensión para mantener la corriente de cortocircuito en su salida. Entonces, cuando la tensión de CC en cualquier fotovoltáico cae por debajo de este valor, la solución se termina, y se le informa que no puede resolverla debido a problemas con la carga del fotovoltáico.

Modo Control de Tensión

En el modo de control de tensión, la fuente del inversor es básicamente un generador con una salida de potencia real especificada y una tensión fija bajo control. Los límites de var están activos. Si la tensión de CC de entrada cae por debajo del punto de ajuste mínimo de tensión para la carga, la potencia real especificada se reduce para mantener ese punto de ajuste. La fuente sigue controlando la tensión e incluye límites de var durante esta acción de control de potencia real.

Modo Control Sin tomar Tensión en cuenta

En el modo de control sin tomar la tensión en cuenta, la fuente del inversor es básicamente un generador con una salida especificada de potencia real y reactiva. Si la tensión de CC de entrada cae por debajo del punto de ajuste mínimo de tensión para la carga, la potencia real especificada se reduce para mantener ese punto de ajuste.

Aislamiento de Entrada CC

Debido a la necesidad de que inversores detecten la ausencia de tensión en sus entradas, agregamos una prueba para detectar el aislamiento de inversores. Después de cada acción de conmutación, se detecta el aislamiento y lo etiquetamos. Si la entrada del inversor se encuentra en una isla sin una fuente de potencia variable, la fuente de salida del inversor retirada de servicio con una acción de conmutación adicional y verificación de aislamiento subsiguiente. Esto permite eliminar la entrada de CC al inversor, y su salida será cero.

Aislamiento de Salida CA

Inversores también tienen que verificar si la salida de CA está aislada sin fuente de potencia variable, que no cargue la entrada de CC. Si se crea una condición de aislamiento en la salida del inversor, entonces la entrega de carga de CC en la entrada del inversor se pone a cero, y el sistema de CC no se cargará por el inversor.

Banda muerta de Reducción de Carga

Este ajuste se utiliza para ayudar llegar a una solución más rápida cuando inversores se reducen su carga para cumplir con su Umbral de Tensión Mínima Reducción kW (MVKWRT). En una condición cuando la tensión CC de entrada a un inversor se cae por debajo del MVKWRT, tenemos que reducir la potencia kW en el lado CC del inversor. Se logra esto en cada iteración al utilizar: