1
Cu so: 2023-2024
Di ec o /Di ec o a: U iondo A ue, Felipe
Es udian e: Aldekoa Zaballa, Eneko
MODELADO DE UN FLEXIBLE POWER LINK EN
SIMSCAPE
GRADO EN Ingenie ia De Tecnologia Indus ial
TRABAJO FIN DE GRADO
Fecha25/06/2024
2
INDICE
1.INTRODUCCION .................................................................................................................... 9
2. OBJETIVOS ......................................................................................................................... 10
3.ESTUDIO DE FUNCIONAMIENTO ........................................................................................... 11
3.1 VARIACION DE POTENCIA ACTIVA Y REACTIVA .................................................................... 11
3.1.1 VARIACION DE POTENCIA ACTIVA Y REACTIVA EN AC y DC ................................................ 11
3.2 FUNCIONAMIENTO BASÍCO DE UN FPL ............................................................................... 12
3.2.1 TRANSFORMADAS DE CLARKE Y PARK ............................................................................. 13
3.2.2 CONTROL DE UN FPL ...................................................................................................... 17
3.2.3 CONTROL DE PWM ........................................................................................................ 18
3.2.4 INVERSOR Y RECTIFICADOR ............................................................................................ 23
3.3 SIMULACIÓN .................................................................................................................... 26
3.3.1 SIMULINK Y SIMSCAPE ELÉCTRICAL ................................................................................. 26
3.3.2 SIMULACIÓN DE LA LINEA ............................................................................................... 27
4.ESTUDIO DE RESULTADOS OBTENIDOS .................................................................................. 35
4.1.PRIMER CASO DE FUNCIONAMIENTO ................................................................................. 35
4.2. SEGUNDO CASO DE FUNCIONAMIENTO ............................................................................. 46
5.PLANIFICACION ................................................................................................................... 55
6. CONCLUSIONES…………………………………………………………………………………………………………………………56
7. PRESUPUESTO………………………………………………………………………………………………………………………….57
8. BIBLIOGRAFIA ……………………………………………………………………………………………………………….58
RESUMEN
Es e abajo de in de g ado consis e en el es udio de un Flexible Powe Link (FPL) el cual iene
la capacidad de con e i la co ien e eléc ica de al e na a con inua y de con inua a al e na
nue amen e con el p opósi o de con ola an o la po encia ac i a como la eac i a. Es
in e esan e la p opués a del p oyec o dada la complejidad a la ho a de con ola la po encia
ac i a como eac i a de los sis emas eléc icos, especialmen e en la c ecien e in eg ación de
uen es de ene gía eno able y la complejidad de las edes de dis ibución mode nas. Es e
p oyec o a a de escla ece es ás p opues as median e el es udio de una simulación echa
en simulink con simscape y iendo la e ec i idad de es e sis ema. Dicha simulación cons a de
la pa e eléc ica de la ins alación como la pa e de con ol de es á. Pa a que e como es
posible egula la po encia ac i a y a su ez las po encias eac i as de los dos lados del link y
las conclusiones que ello conlle a.
3
ABSTRACT
This inal deg ee p ojec in ol es he s udy o a Flexible Powe Link (FPL), which has he
capabili y o con e eléc ical cu en om al e na ing o di ec and back o al e na ing
cu en again, wi h he pu pose o con olling bo h ac i e and eac i e powe . The p ojec
p oposal is in e es ing gi en he complexi y in ol ed in con olling ac i e and eac i e
powe in eléc ical sys ems, especially wi h he inc easíng in eg a ion o enewable ene gy
sou ces and he complexi y o mode n dis ibu ion ne wo ks. This p ojec aims o cla i y
hese p oposals by s udying a simula ion made in Simulink wi h Simscape, and e alua ing
he e ec i eness o his sys em. The simula ion includes bo h he eléc ical pa o he
ins alla ion and i s con ol sys em. The objec i e is o see how i is possible o egula e
ac i e powe and, a he same ime, he eac i e powe on bo h sides o he link and he
conclusions ha can be d awn om his.
LABURPENA
G adu amaie ako lan hau Flexible Powe Link (FPL) ba en az e ke an da za, zeinak ko on e
elek ikoa al e no ik ja aiko a e a ja aiko ik be i o al e no a bihu zeko gai asuna duen,
po en zia ak iboa e a e eak iboa kon ola zeko helbu ua ekin. P oiek ua en p oposamena
in e esga ia da, sis ema elek ikoen po en zia ak iboa e a e eak iboa kon ola zea
konplexua bai a, be eziki ene gia i u i be iz aga ien in eg azio ge o e a handiagoa en e a
banake a-sa e mode noen konplexu asuna en es uingu uan. P oiek u honek p oposamen
hauek a gi u nahi di u Simulink e a Simscape e abiliz egindako simulazio ba en az e ke a en
bidez, e a sis ema honen e aginko asuna az e uz. Simulazio ho ek ins alazioa en alde di
elek ikoa e a ha en kon ola en alde dia bil zen di u. Honela, po en zia ak iboa e a, aldi
be ean, linka en bi aldee ako po en zia e eak iboak nola e egula u dai ezkeen e a ho ek
ze ondo io di uen ikusi ahal iza eko.
4
LISTA DE ILUSTRACIONES
Ilus ación 1: In oduccion de un concep o de FLINK en la dis ibucion eléc ica .................. 10
Ilus ación 2 Fo nieles.es. (s. .). Cálculo de po encia en co ien e al e na ............................ 11
Ilus ación 3: FPL modelado en simulink .............................................................................. 12
Ilus ación 4: Másca a FPL ................................................................................................... 12
Ilus ación 5: ol ajes en aso es .......................................................................................... 14
Ilus ación 6: ans o mada de cla ke .................................................................................. 15
Ilus ación 7: coo denadas dqo ............................................................................................ 16
Ilus ación 8: cambio abc a dqo ........................................................................................... 17
Ilus ación 9: con ol P/Q ..................................................................................................... 18
Ilus ación 10: SPWM y SVM ................................................................................................ 19
Ilus ación 11: ElP oCus. (s. .). PWM In e e : Ci cui , Wo king, Types, and Cha ac e is ics. 19
Ilus ación 12:(Posada Con e as, 2005) .............................................................................. 20
Ilus ación 13: Mues eo de Señal ........................................................................................ 21
Ilus ación 14: Di e encias de señales moduladas ................................................................ 21
Ilus ación 15: Gene ado de PWM y dispa os de pue a g .................................................. 22
Ilus ación 16: Moni o izacion ............................................................................................. 22
Ilus ación 17: Rec i icado .................................................................................................. 23
Ilus ación 18: In e so ........................................................................................................ 24
Ilus ación 19: Mul iplexado de 6 pulsos ............................................................................. 24
Ilus ación 20: Dispa os g en ando a con e ido ................................................................ 24
Ilus ación 21: Vdc ............................................................................................................... 25
Ilus ación 22: Po encia ac i a ............................................................................................. 25
Ilus ación 23: Idc ................................................................................................................. 26
Ilus ación 24: Simulación de la linea ................................................................................... 27
Ilus ación 25:Bloque de uen e de ol aje ........................................................................... 27
Ilus ación 26: Da os uen es de ol aje ............................................................................... 28
Ilus ación 27: Bloque de linea de ansmisión Pi ................................................................. 29
Ilus ación 28: Pa ame os linea Pi....................................................................................... 29
Ilus ación 29: Ci cui o equi alen e de linea Pi ..................................................................... 30
Ilus ación 30: Bloque de ans o mado de dos de anados ................................................. 30
Ilus ación 31: Pa ame os de los ans o mado es de dos de anados ................................ 31
Ilus ación 32: cons an es .................................................................................................... 32
Ilus ación 33: sol e ............................................................................................................ 32
Ilus ación 34: Busba .......................................................................................................... 33
5
Ilus ación 35: Flexible powe link ........................................................................................ 33
Ilus ación 36 ....................................................................................................................... 34
Ilus ación 37: Másca a de lexible powe link ..................................................................... 34
Ilus ación 38: Valo es asignados pa a p ime caso ............................................................. 35
Ilus ación 39: VabcI en p.u .................................................................................................. 35
Ilus ación 40: IabcI en p.u ................................................................................................... 36
Ilus ación 41: VabcI en p.u ampliado .................................................................................. 36
Ilus ación 42: IabcI en p.u ampliado ................................................................................... 37
Ilus ación 43: PI en p.u ........................................................................................................ 37
Ilus ación 44: Da os de señal de PI ...................................................................................... 38
Ilus ación 45: PI en p.u ampliado ........................................................................................ 38
Ilus ación 46: QI en p.u ....................................................................................................... 39
Ilus ación 47: Da os de señal de QI ..................................................................................... 39
Ilus ación 48: QI en p.u ampliado ....................................................................................... 40
Ilus ación 49: VabcII en p.u I ............................................................................................... 41
Ilus ación 50: IabcII en p.u I ................................................................................................ 41
Ilus ación 51: VabcII en p.u ampliado I ............................................................................... 42
Ilus ación 52: IabcII en p.u ampliado I................................................................................. 42
Ilus ación 53. PII en p.u I ..................................................................................................... 43
Ilus ación 54: Da os de señal I de PII ................................................................................... 43
Ilus ación 55: PII en p.u ampliado I ..................................................................................... 44
Ilus ación 56: QII en p.u I .................................................................................................... 45
Ilus ación 57: Da os de Señal de QII en p.u I ....................................................................... 45
Ilus ación 58: QII en p.u ampliado I..................................................................................... 46
Ilus ación 59: Segundo caso de uncionamien o ................................................................. 46
Ilus ación 60: VabcI en p.u II ............................................................................................... 47
Ilus ación 61: IabcI en p.u II ................................................................................................ 47
Ilus ación 62: VabcI en p.u ampliado II ............................................................................... 48
Ilus ación 63: IabcI en p.u ampliado II................................................................................. 48
Ilus ación 64: PI en p.u II ..................................................................................................... 49
Ilus ación 65: Da os de señal PI en p.u II ............................................................................. 49
Ilus ación 66: QI en p.u II .................................................................................................... 50
Ilus ación 67: Da os de señal QI en p.u II ............................................................................ 50
Ilus ación 68: Vabc en p.u II ................................................................................................ 51
Ilus ación 69: IabcII en p.u II ............................................................................................... 51
Ilus ación 70: Vabc en p.u ampliado II ................................................................................ 52
6
Ilus ación 71: IabcII en p.u ampliado II................................................................................ 52
Ilus ación 72: PII en p.u II .................................................................................................... 53
Ilus ación 73: Da os de señal PII en p.u II ............................................................................ 53
Ilus ación 74: QII en p.u II ................................................................................................... 54
Ilus ación 75: Da os de señal QII en p.u II ........................................................................... 54
Ilus ación 76: Diag ama de Gan ....................................................................................... 56
7
LISTA DE FORMULAS
𝑃=𝑉∙𝐼∙𝑐𝑜𝑠𝜃
[1]
𝑄=𝑉∙𝐼∙𝑠𝑒𝑛𝜃
[2]
(𝑖𝛼
𝑖𝛽)=
(
2
√32
√32
√3
0 − 1
√31
√3
)
(𝑖𝑎
𝑖𝑏
𝑖𝑐)
[3]
(𝑣𝛼
𝑣𝛽)=
(
2
√32
√32
√3
0 − 1
√31
√3
)
(𝑣𝑎
𝑣𝑏
𝑣𝑐)
[4]
(𝑖𝑑
𝑖𝑞)=(cos(𝜃)−sin(𝜃)
sin(𝜃)cos(𝜃))(𝑖𝛼
𝑖𝛽)
[5]
𝑃=𝑣𝑑∙𝑖𝑑
[6]
𝑄=𝑣𝑞∙𝑖𝑞
[7]
𝑚𝑎=𝐴𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
𝐴𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎
[8]
𝑚𝑓=𝐹𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
𝐹𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎
[9]
8
CONEXIÓN CON LOS OBJETIVOS DE DESARROLLO SOSTENIBLE Y LOS PRINCIPIOS Y
VALORES DEMOCRATICOS
El p esen e T abajo Final de G ado se undamen a en un en oque inno ado conocido como " lexible
powe link" (enlace de ene gía lexible), el cual no solo abo da desa íos écnicos y de ingenie ía, sino
que ambién se alinea de mane a in ínseca con los Obje i os de Desa ollo Sos enible (ODS)
es áblecidos po las Naciones Unidas, así como con los p incipios y alo es democ á icos
undamen ales.
Los ODS cons i uyen un ma co in eg al pa a abo da los p oblemás más u gen es que en en a el
mundo en é minos de desa ollo sos enible. Es e p oyec o, al p omo e una in aes uc u a de enlace
de ene gía lexible, con ibuye di ec amen e a a ios de es os obje i os, incluidos:
• ODS 7: Ene gía Asequible y No Con aminan e: Al acili a un sis ema de enlace de ene gía lexible,
se p omue e el acceso a uen es de ene gía más limpias y sos enibles, educiendo así la
dependencia de combus ibles ósiles y omen ando la adopción de ene gías eno ables.
• ODS 9: Indus ia, Inno ación e In aes uc u a: La implemen ación de ecnologías de enlace de
ene gía lexible implica una inno ación signi ica i a en el campo de la ingenie ía eléc ica y la
in aes uc u a ene gé ica, lo que con ibuye al c ecimien o económico sos enible y al desa ollo de
in aes uc u as esilien es.
• ODS 11: Ciudades y Comunidades Sos enibles: La aplicación de sis emas de enlace de ene gía
lexible puede mejo a la e iciencia ene gé ica en á eas u banas, p omo iendo así ciudades más
sos enibles y esis en es al cambio climá ico.
Además, es e p oyec o no solo se a a de cumpli con obje i os écnicos y ambien ales, sino que
ambién e leja los p incipios y alo es democ á icos esenciales. La lexibilidad y adap abilidad
inhe en es al enlace de ene gía lexible se alinean con la idea de la pa icipación ciudadana y la oma
de decisiones inclusi a, aspec os undamen ales de cualquie sociedad democ á ica. Al pe mi i una
mayo in eg ación de múl iples ac o es, desde emp esas has a comunidades locales, es e en oque
p omue e la anspa encia, la esponsabilidad y la equidad en la ges ión de los ecu sos ene gé icos.
En esumen, es e TFG no solo busca a anza en el campo de la ingenie ía eléc ica, sino que ambién
aspi a a con ibui de mane a signi ica i a a la consecución de los obje i os de desa ollo sos enibles y
a o alece los p incipios y alo es democ á icos en el ámbi o de la ene gía y el desa ollo sos enible.
9
1. INTRODUCCION
La lexibilidad es un sis ema inhe en e a los sis emas eléc icos. The in e na ional Sma G id Ac ion
Ne wo k(ISGAN)2, an iguamen e la lexibilidad a sido p o is a po gene ación é mica lexible y
hid áulica, ya que adicionalmen e la gene ación ha sido la que a enido que adap a se a la demanda.
Sin emba go hoy en día se es á dando la e olución del sis ema eléc ico hacia uen es de gene ación
eno able (sola y eólica p incipalmen e), la conexión y dis ibución de es ás.
An e es e escena io, son eque idos nue os mecanismos de lexibilidad, los cuales pe mi an la ges ión
ac i a de la ed en la egulación. Po encialmen e, es o edunda á en meno es cos es ene gé icos pa a
los consumido es, meno es emisiones debido a una mayo capacidad de in eg ación de gene ación
eno able que desplace a la de o igen é mico y mejo es ni eles de calidad y segu idad de suminis o.
Po encialmen e, es o edunda á en meno es cos es ene gé icos pa a los consumido es, meno es
emisiones debido a una mayo capacidad de in eg ación de gene ación eno able que desplace a la de
o igen é mico y mejo es ni eles de calidad y segu idad de suminis o .Fu u ed (2021) Flexibilidad en
edes de dis ibución eléc ica.
Es os mecanismos de lexibilidad, son aquellos di igidos pa a cub i las necesidades del sis ema
eléc ico, con ol de ensiones, solución de conges iones, se icios de balance…e c. El Flexible Powe
link es un disposi i o de elec ónica de po encia que se compone de dos in e so es ec i icado es
conec ados en e sí po la pa e de co ien e con inua. La unción básica del lexible powe link (FPL)
se ía la ans e encia de po encia an o ac i a como eac i a en e las dos edes.
En es e p oyec o se ealiza á el es udio de una simulación en SIMULINK de un Flexible Powe Link
median e la he amien a de SIMSCAPE eléc ical. La p incipal necesidad pa a usa es e ipo de links es
debido a que el con ol de los lujos de po encia en las edes malladas es muy complejo, pa a con ola
dicho lujo de po encias empleamos el FPL, el cual es un disposi i o de elec ónica de po encia en el
cual es án implemen ados dos in e so es ec i icado es los cuales es án conec ados en e si en
co ien e con inua, los dos lados del al e nado pueden es á conec ados a edes las cuales no
necesi an es án es á a la misma ecuencia ni a la misma ensión, aunque en el caso de es á
simulación, los dos lados del al e nado si se encuen an sinc onizadas ( los dos lados ienen el mismo
ol aje y ecuencia).
16
Ilus ación 7: coo denadas dqo
En el g a ico se puede e como as aplica la ans o mada de Pa ke conseguimos los
componen es id iq y d del sis ema i ásico coo denado dqo, habiendo conseguido es os
componen es, aho a nos es posible egula la po encia ac i a y eac i a en co ien e con inua
𝑃=𝑣𝑑∙𝑖𝑑 [6]
𝑄=𝑣𝑞∙𝑖𝑞 [7]
Ajus ando los alo es de id d nos es posible ajus a el alo de la po encia ac i a, si id se man iene
cons an e la po encia ac i a aumen a a si aumen amos el alo de d.
Con la po encia eac i a pasa lo mismo, aumen ando el alo de q y man eniendo iq cons an e
conseguimos el aumen o de es á.
Es impo an e des áca que en un sis ema de co ien e con inua el con ol de la po encia ac i a es
usado pa a compensa los desequilib ios y dis o siónes de la co ien e, además al es á en co ien e
con inua la po encia eac i a no iene an a impo ancia como en al e na.
17
3.2.2 CONTROL DE UN FPL
Ilus ación 8: cambio abc a dqo
Pa a ealiza el cambio de coo denadas se emplea án bloques de cambio a dqo. Es e ipo de
bloques u ilizan la ans o mada de Pa k pa a ans o ma una señal i ásica (abc) a o o sis ema de
e e encia gi a o io dq0, es e concep o se p o undiza á más adelan e, la posición angula del ma co
gi a o io es á dado po la en ada w (En adianes). La salida de es os bloques dq0 a abc es á
conec ada a un selec o , el cual selecciona o eo dena elemen os especí icos de una señal de
en ada mul idimensional, es deci es e conjun o de bloques ienen como en ada las componen es
Vabc y Iabc y como salida las componen es id, iq, ud, uq las cuales se usa án pa a a ia la po encia
ac i a y eac i a.
También es posible emplea es e ipo de bloques de mane a in e sa, es deci , ans o ma un
sis ema de e e encia gi a o io dq0 a uno i ásico abc que cons e de es aso es. Cuando la
alineación del sis ema gi a o io se encuen a en w =0, es e es á a 90º de ás del eje de la ase A.
Es o se emplea á más adelan e.
Pa a consegui los alo es de id y iq de e e encia, se suman los alo es de Vdc(en p.u es po eso
que se di ide en e Vdcbase) y 1 p.u (la Vdc deseada) a con inuación se hacen pasa po un
con olado PI el cual iene un alo P de 2,2 y un alo I de 100, median e es e con olado se
consigue man ene una a iable de un p oceso en un alo deseado. La salida de es e con olado
18
es á conec ada a un in e up o el cual ambién iene como en ada el alo de po encia ac i a
deseada de es á mane a se consigue la id de e e encia la cual a asociada a la po encia ac i a, y la
iq de e e encia a di ec amen e asociada a la cons an e de po encia eac i a deseada.
En la o a es áción con e so a hay que ene en cuen a que la e e encia de la po encia ac i a debe
i en nega i o y la de la eac i a debe se asígnada a la po encia eac i a del segundo amo pa a
que el sis ema sea bidi eccional.
Ilus ación 9: con ol P/Q
Al ob ene los alo es de id y iq de e e encia, es os an a se u ilizados pa a ob ene la id y iq las
cuales se usa án pa a a ia la po encia ac i a y eac i a. A demás, se deben consegui los alo es
de Ed y Eq de e e encia los cuales pos e io men e se u iliza án pa a ob ene los dispa os de pue a
g de los in e so es
3.2.3 CONTROL DE PWM
Pa a que el con e ido sea capaz de gene a sinusoides de mane a co ec a se debe emplea
modulación po ancho o de pulso, es deci modulación PWM (Pulse wid h modula ion), es e es un
ipo de modulación el cual a ia el ancho de los pulsos de una señal de ol aje aplicada a una ca ga,
man eniendo cons an e la ecuencia de conmu ación.
19
Ilus ación 10: SPWM y SVM
En la ilus ación 11 se puede ap ecia la di e encia en e la modulación PWM(Pulse wide
modula ion) la cual se a a emplea en es á simulación y la modulación SVM(Con inous space
ec o modula ion)
Ilus ación 11: ElP oCus. (s. .). PWM In e e : Ci cui , Wo king, Types, and Cha ac e is ics.
En la modulación po PWM se usa un in e so pa a pasa la co ien e de con inua a al e na (DC/AC)
y es e se basa en la compa ación de una señal de e e encia la cual hay que modula y una señal
po ado a de o ma iangula . Es á compa ación gene a un en de pulsos de ancho especi ico que
se u ilizan en la conmu ación del puen e in e so .
20
Ilus ación 12:(Posada Con e as, 2005)
La elación de ampli udes en e la señal a modula y la señal po ado a se llama índice de
modulación:
𝑚𝑎=𝐴𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
𝐴𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 [8]
• A e e encia: Ampli ud de la señal de e e encia
• Apo ado a: Ampli ud de la señal po ado a
La elación en e la ecuencia de la señal po ado a y la señal de e e encia se llama índice de
ecuencia:
𝑚𝑓=𝐹𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
𝐹𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎 [9]
• F e e encia: F ecuencia de la señal de e e encia
• Fpo ado a: F ecuencia de la señal po ado a
Es e índice de mues a la dis o sión a mónica de la señal de salida, la cual es una medida de su
con enido a mónico. Idealmen e se debe da que 𝑚𝑓>21 y la ecuencia de la po ado a un
mul iplo de la de la ecuencia de la señal de la e e encia. Teniendo cla os es os concep os aho a
se da pie a que haya muchos ipos de modulación po PWM. El ipo de modulación PWM empleada
en es á simulación no es ninguna basada en señales po ado as pues o que se han u ilizados
bloques PWM gene a o y es os emplean señales de en ada pa a gene a el en de impulsos.
Luego, el bloque u iliza es e en de impulso o iempos de conmu ación pa a gene a los pulsos de
con ol de los in e up o es, como las o más de onda de modulación que es e p oduce. En es e
caso el bloque PWM gene a o simula un mues eo de señal na u al.
21
Ilus ación 13: Mues eo de Señal
El mues eo y la compa ación se p oducen en los pun os de in e sección de la onda de
modulación y la onda po ado a.
Ilus ación 14: Di e encias de señales moduladas
22
Ilus ación 15: Gene ado de PWM y dispa os de pue a g
U ilizando los alo es conseguidos de Ed y Eq de e e encia del con ol de P y Q, median e un
bloque de PWM gene a o y el ol aje en co ien e con inua, se consiguen los dispa os de pue a g,
que pos e io men e se u iliza an en el con e ido pa a pode pasa la co ien e de con inua a
al e na. Pa a ello se debe ealiza o o cambio de ejes de los alo es de e e encia de Ed y Eq pues o
que a es e bloque deben en a los ol ajes de e e encia de mane a sinusoidal, es po ello que es
necesa ia la implemen ación de o o bloque de cambio de coo denadas de dqo a abc. Es e conjun o
de bloques es igual en las dos pa es del link.
Ilus ación 16: Moni o izacion
Median e los bloques que se pueden e en la ilus ación 16 se pueden e los alo es de Vdc, Vabc,
Idc, Iabc, P y Q de la pa e en co ien e con inua y la pa e en co ien e al e na, u ilizando bloques
de scope. En la pa e de al e na se emplea un bloque Powe (PLL-D i en), es e bloque calcula la
23
po encia ac i a y eac i a de un conjun o pe iódico de ol ajes y co ien es i ásicas, es e bloque es
necesa io ya que en la pa e de co ien e al e na es ámos a ando con aso es, en cambio en la
pa e de co ien e con inua la P se ob iene de mane a di ec a mul iplicando Vdc y Idc, es os alo es
se mos a an más adelan e, as la explicación del uncionamien o del in e so y el ec i icado .
3.2.4 INVERSOR Y RECTIFICADOR
Pa a la a iación de la co ien e con inua y al e na se an a emplea bloques de con e ido es los
cuales den o de la opción de SIMSCAPE simulan un modelo equi alen e de PWM. es os bloques de
con e ido es an a unciona a un lado como ec i icado es pa a pasa la co ien e de al e na a
con inua y al o o como in e so es pa a pasa la nue amen e a al e na .
El bloque con e ido modela un con e ido con olado i ásico de seis pulsos que cons a de es
b azos de puen e. Cada b azo de puen e con iene dos disposi i os de conmu ación. El ci cui o del
con e ido conec a una ed de co ien e al e na i ásica a una ed de co ien e con inua si
unciona como ec i icado o conec a una ed de co ien e con inua a una de co ien e al e na
i ásica si unciona como in e so . Es os con e ido es, al es á u ilizando señales PWM, simulan
un modelo equi alen e con es ás señales PWM, pe o no simulan un ci cui o equi alen e de
in e up o es, es o ealiza una simulación más ápida pe o no an ealis a.
Ilus ación 17: Rec i icado
En el p ime amo [AC/DC (P Q)] (ilus ación 3) el con e ido unciona como ec i icado como se
puede e en la ilus ación 17. Po la en ada 1 en a la co ien e en al e na pa a luego se
con e ida a con inua, egula la po encia ac i a y eac i a median e el cambio de ase, empleando
id y iq y se mandado al in e so pa a que la con ie a en al e na. Los alo es de VabcI y IabcI es
deci los alo es de la co ien e y ol aje del segmen o I, el segmen o de la en ada del link, son
ob enidos median e senso es de ol aje y co ien e i ásicos, es os bloques oman medidas de los
pue os 1 a 2 y ienen como salida un componen e único de ol aje o co ien e, a su ez a la
en ada del con e ido se añade un il o de induc ancias en se ie con un alo muy pequeño, de
es á mane a la salida de la co ien e y ol aje en con inua son ob enidas a la salida del con e ido
24
po senso es de co ien e y ol aje los cuales luego se in oduci án en la segunda pa e del link, la
que pe mi e cambia de con inua a al e na.
Ilus ación 18: In e so
En la ilus ación 18 se puede e el con e ido del subsis ema [AC/DC (P Q)2] (ilus ación 3) el cual
iene como en ada la co ien e en con inua que a salido del subsis ema [AC/DC (P Q)2] pa a ol e
con e i lo a al e na, as la egulación de las po encias ac i a y eac i a.
Es os con e ido es de po encia equie en de en ada los dispa os de pue a [g] an e io men e
conseguidos median e el gene ado de PWM. Den o del subsis ema [1 dispa os] es o es lo que se
encuen a:
Ilus ación 19: Mul iplexado de 6 pulsos
Median e el bloque mul iplexado de seis pulsos que se puede e en la ilus ación 15 se
di eccionan las señales de ol aje de pue a a los seis disposi i os de conmu ación del bloque del
con e ido , el bloque mul iplexa las seis señales de pue a sepa adas en un único ec o .
Ilus ación 20: Dispa os g en ando a con e ido
25
Es e se ía un ejemplo de los dispa os de pue a en ando al con e ido de po encia pa a con e i
la co ien e de al e na a con inua, es os dispa os con olan la conmu ación de los semiconduc o es.
Du an e la mi ad del ciclo de la onda de en ada en al e na es os dispa os pe mi en que la co ien e
solo luya en una di ección con i iendo así la co ien e con inua en al e na y ice e sa, así mismo
ambién con olan la ase de ac i ación de los disposi i os de conmu ación.
Ilus ación 21: Vdc
.
Ilus ación 22: Po encia ac i a
32
Ilus ación 32: cons an es
Las cons an es, las cuales se pueden e en la ilus ación 32, son las que se han empleado en la
pa e de con ol, Vdc base es el alo base del ol aje en co ien e con inua, y V base y I base los
alo es base que se han u ilizado pa a hace la con e sión a p.u
• Sol e : Cada ed ísica ep esen ada po un diag ama de bloques de Simscape conec ados equie e
in o mación de la con igu ación de sol e pa a ealiza la simulación. El bloque Sol e
Con igu a ion especi ica los pa áme os de sol e que el modelo necesi a an es de pode comenza
la simulación.
Ilus ación 33: sol e
• Busba s: El bloque de Busba o ba a colec o a es un conec o pa a el análisis de lujo de ca ga. Es e
bloque se u iliza pa a edes i ásicas que son compa ibles con el modo de simulación ecuencia-
iempo.
33
Ilus ación 34: Busba
Después de comple a la simulación, el bloque añade una ano ación que mues a el ol aje, ase,
po encia ac i a y eac i a en cada uno de sus pue os de conse ación eléc ica i ásicos en el
momen o que comenzó la simulación. Se disponen dos de es os bloques a cada lado de la línea de
ansmisión Pi.
• Flexible Powe link: El subsis ema FPL es el cual con iene los dos subsis emas que con ienen los
bloques [AC/DC (P Q)] y [AC/DC (P Q)2], los cuales se pueden e en la ilus ación 3, en su o alidad
cada subsis ema de es os con iene los elemen os de elec ónica de po encia pa a cambia la
co ien e de al e na a con inua y ice e sa como se ha explicado an e io men e, y ambién los
componen es de cambio de base de abc a dqo que hacen posible el con ol de la po encia ac i a y
eac i a.
Ilus ación 35: Flexible powe link
Es e subsis ema es á do ado de una másca a la cual con iene los da os de la Po encia Ac i a en I y
la Po encia Reac i a en I y en II, los cuales se emplean como alo es base, pa a que las egulaciones
de es ás se den p.u.
34
Ilus ación 36
De es á mane a el subsis ema FPL nos pe mi e inalmen e egula la po encia ac i a y eac i a de
los dos lados de la línea.
Ilus ación 37: Másca a de lexible powe link
4.ESTUDIO DE RESULTADOS OBTENIDOS
El obje i o p incipal del link es b inda lexibilidad a la ed median e la a iación de la po encia
ac i a en co ien e di ec a. Pa a ealiza el es udio de los esul ados ob enidos se ha á un mues eo
con a ios casos de uncionamien o.
35
4.1.PRIMER CASO DE FUNCIONAMIENTO
Pa a empeza , en la másca a del Flexible Powe Link se aplica an una po encia ac i a de 0,5 p.u,
una po encia eac i a en I de 0 p.u y una po encia eac i a en II de 0,3 p.u. es e caso de
uncionamien o se a aplan ea du an e un iempo de simulación de 5 segundos
Ilus ación 38: Valo es asignados pa a p ime caso
Ilus ación 39: VabcI en p.u
36
Ilus ación 40: IabcI en p.u
En las ilus aciones 39 y 40 se puede e como el ol aje y la co ien e son sinusoides i ásicos que
en an a la en ada del link. Si se amplia la imagen se puede ap ecia lo siguien e:
Ilus ación 41: VabcI en p.u ampliado
37
Ilus ación 42: IabcI en p.u ampliado
En las ilus aciones 41 y 42 se pueden e las señales i ásicas de la co ien e y el ol aje del
segmen o I ampliados, en los p ime os milisegundos se da una pequeña in e e encia en los
sinusoides, es o se debe a que los sis emas eléc icos expe imen an ansi o ios cuando se
encienden y es os pueden a ec a de mane a que c ean in e e encias en la señal, dada la calidad
siguien e de los sinusoides es ás in e e encias iniciales no deben conside a se un p oblema mayo .
Pese a es ás pequeñas in e e encias, el ol aje y la in ensidad de en ada se man ienen es ábles y
los sinusoides ienen la o ma eque ida. Los es sinusoides del ol aje consigue oscila en e los
alo es -1 y 1 p.u y los sinusoides que componen la co ien e i ásica oscilan en e 0,4953p.u y –
0,4975 p.u. es ábleciendo la consigna de la po encia ac i a.
Ilus ación 43: PI en p.u
En la ilus ación 43 se puede e la señal de la po encia ac i a en p.u en el segmen o I de la línea, es
deci en el segmen o pe enecien e a la pa e la cual co esponde a la línea Pi, es deci a la
38
izquie da de el link. Es á señal se man iene es áble en el alo de 0,5 p.u asignado en la másca a y
se es ábiliza en un alo ce cano a 0,5 segundos.
Ilus ación 44: Da os de señal de PI
En la ilus ación 44 se puede e como el alo máximo que se consigue de po encia ac i a en el
segmen o I es de 0,5058 p.u el cual se da en el segundo 2,035 a demás, el alo pico son iguales al
alo máximo de 0,5058 p.u , el alo medio es de 0,5044 p.u el cual supone una a iación de
0,0044 p.u, al se un alo an pequeño y que se des ía an poco de la consigna de 0,5 p.u se
conside a un alo acep able.
Ilus ación 45: PI en p.u ampliado
39
En la ilus ación 45 se puede e una imagen ampliada del g a ico an e io de la ilus ación 43 el
cual ep esen a la P en el segmen o I, es á imagen ep esen a mejo los da os mos ados en la
ilus ación 44.
Ilus ación 46: QI en p.u
En la ilus ación 46 se puede e la señal de la po encia eac i a en el segmen o I de la línea, se
puede e como iene algo más de dis o sión que la po encia ac i a, y como se más adelan e, la
po encia eac i a iene más dis o sión que la po encia eac i a del segmen o II. La señal se
es ábiliza en un iempo p e io a 0,5 segundos y en el alo de 0 p.u el cual se le ha sido asignado en
la másca a del lexible powe link, iene un pico nega i o al inicio es o se debe a po como se calcula
la po encia eac i a con alo es ins an áneos.
Ilus ación 47: Da os de señal de QI
40
En la ilus ación 47 se puede e como el alo máximo de la po encia eac i a en el segmen o I es
de 0,004053 p.u, es e alo es muy ce cano al alo de 0 p.u asignado en la másca a po lo que no
se conside a un e o mayo , el alo mínimo es de -0,02419 p.u y se da p e io a la es ábilización del
sis ema, el alo pico es de 0,02825 p.u y el alo medio es de 0,00003047 p.u, es e alo medio es
más que acep able eniendo una a iación muy le e del alo de 0 p.u asignado en la másca a
Ilus ación 48: QI en p.u ampliado
En la ilus ación 48 se puede e una imagen ampliada de la po encia eac i a en el segmen o I de la
línea mos ado en la ilus ación 46 donde se pueden e mejo ep esen ados los pa áme os
mos ados en la ilus ación 47.
41
Ilus ación 49: VabcII en p.u I
Ilus ación 50: IabcII en p.u I
En las ilus aciones 49 y 50 se pueden e el ol aje y la co ien e i ásicas en el segmen o II de la
línea es deci el segmen o de la de echa del link, se puede e como el link no ha a iado ni el
ol aje ni la co ien e, es os sinusoides siguen siendo co ec os. El ol aje oscilando en e los
alo es de 1p.u y -1p.u y la co ien e oscilando en e los alo es 0,4953p.u y – 0,4975 p.u, es os
alo es se án los alo es consigna de la po encia ac i a, es deci el link ha conseguido a ia la
po encia ac i a y po encia eac i a pe enecien e a cada segmen o sin habe al e ado los alo es de
la co ien e y el ol aje a los dos lados de es e. Es ema cable es á ca ac e ís ica del lexible powe
link, pues o que es o es uno de sus p incipales obje i os y ha sido conseguido.
48
Ilus ación 62: VabcI en p.u ampliado II
Ilus ación 63: IabcI en p.u ampliado II
49
En las ilus aciones 60 a 63 se pueden e como en el apa ado an e io los sinusoides de la
co ien e y el ol aje en el segmen o I, son co ec os, así como los sinusoides ienen la o ma
necesa ia. El ol aje se man iene en e los alo es de 1p.u y -1 p.u y la co ien e se man iene o a
ez en e los alo es de 0,4953p.u y – 0,4975 p.u, es ábleciendo así la consigna pa a consegui los -
0.5 p.u de la po encia ac i a.
Ilus ación 64: PI en p.u II
Como se e en la ilus ación 64, la po encia ac i a consigue es ábiliza se como lo ha hhecho en el
p ime caso de uncionamien o en el alo de -0.5 p.u, es deci se con i ma la a iación en la
di ección del del lujo de es á.
Ilus ación 65: Da os de señal PI en p.u II
50
En la ilus ación 65 se puede e que el mínimo de la po encia ac i a se da en -0,4849 p.u, con el
mismo alo en e picos, y el alo medio se da en -0,4842 p.u el cual es un alo medio algo más
lejano a la consigna que en el p ime caso de uncionamien o, aun así se conside a un alo
acep able, ce cano a la consigna de -0.5 p.u.
Ilus ación 66: QI en p.u II
En cuan o a la po encia eac i a del segmen o I se puede e como consigue es ábiliza se en el alo
de -0.3 p.u, es o es debido a que se es á midiendo en la di ección con a ia al lujo de es á.
Ilus ación 67: Da os de señal QI en p.u II
51
El alo mínimo de la po encia eac i a es de -0,3081 p.u y el alo en e picos es de 0,3081 p.u ,
es o es po que la señal empieza desde el máximo de 0 has a el mínimo de -0,3081 p.u, el alo
medio se da en -0,3070 p.u, el cual iene una a iación de 0,0070 p.u de la consigna que se le ha
impues o en la másca a de 0,3 p.u po lo que es un alo co ec o.
Ilus ación 68: Vabc en p.u II
Ilus ación 69: IabcII en p.u II
52
Ilus ación 70: Vabc en p.u ampliado II
Ilus ación 71: IabcII en p.u ampliado II
En las ilus aciones 68 a 71 se pueden e las señales de ol aje y co ien e del segmen o II de la
línea, se puede e como en el caso de uncionamien o an e io , los sinusoides son co ec os y se
man ienen en los alo es que deben man ene se, el ol aje se man iene oscilando en e 1p.u y -
1p.u , y la co ien e se man iene en e 0,4953p.u y – 0,4975 p.u, la cual se u iliza a como consigna
pa a la po encia ac i a.
53
Ilus ación 72: PII en p.u II
En la ilus ación 72 se puede e como la po encia ac i a en el segmen o II de la línea, se es ábiliza
en un alo ce cano a 0.5 p.u asignado en la consigna, en un iempo ce cano a 0,4 segundos.
Ilus ación 73: Da os de señal PII en p.u II
En la ilus ación 73 se pueden e los da os de la señal de la po encia ac i a en el segmen o II, el
alo máximo es de 0,5073 p.u así como lo es ambién el alo en e picos, el alo medio es de
0,5066 p.u el cual iene una des iación de 0,066 p.u del alo de 0,5 p.u asignado en la másca a.
54
Ilus ación 74: QII en p.u II
En la ilus ación 74 se puede e la señal de la po encia eac i a en el segmen o II de la línea, es á
se es ábiliza en el alo de -0.3 p.u, es o es debido, de nue o, a que la medición se es á dando en la
di ección con a ia a la que es á luyendo la po encia eac i a, como pasaba en el caso de
uncionamien o an e io .
Ilus ación 75: Da os de señal QII en p.u II
55
En la ilus ación 29, se puede e como el alo mínimo es de -0,3050 p.u el cual es algo meno al
dado en el caso de uncionamien o an e io y un alo de -0,3039 p.u el cual iene una des iación
de 0,0039p.u del alo exigido en la másca a de -0,3 p.u po lo que se conside a un alo co ec o.
5. PLANIFICACION
En es á sección se expone el p oceso de plani icación lle ado a cabo pa a la ealización de la
simulación ealizada en simscape así como el análisis de es á y los concep os in e io izados.
Al comienzo del p oyec o la p opués a p incipal ue la de ealiza un HVDC (High ol aje di ec
cu en ), po lo que se comenzó con el es udio de ipos de cables XLPE y in e so es NPC, así como
ealizando el es udio de a ias simulaciones de índole didác ica que se encuen an en el o o de
ma lab, y un es udio de documen ación elacionada con es e ipo de p oyec os.
Pos e io men e iendo la complejidad que adqui ía el p oyec o, se decidio ealiza el cambio de
es e po el es udio de un Flexible Powe Link y la simulación de es e, pues o que son p oyec os de
indole similia , ambos a ec ando ala lexibilidad en la dis ibución eléc ica y eniendo in oluc ados
componen es de elec ónica de po encia como in e so es y ec i icado es, así mismo el
conocimien o adqui ido pa a la p ime a p opués a del p oyec o pod ía se eu ilizado.
El desa ollo de la simulación comenzó eniendo como e e encia una simulación ealizada en
Simulink Powe Sys ems, ex apolando es á simulación bloque a bloque de es á he amien a de
Simulink a Simscape Eléc ical, dado que Powe Sys ems se basa en el análisis de edes a g an
escala, se die on cie as complejidades a la ho a de ealiza la simulación en Simscape eléc ical,
dado a que es e iene di e en es biblio ecas de componen es de elec ónica de po encia.
A demás, se gene aban dis o siónes muy g andes del ol aje y la co ien e dependiendo de que
bloques de in e so es y su con igu ación se empleaban.
Una ez ealizada la simulación, comenzó el es udio de es á, de odas las pa es que componen
es á, an o la pa e eléc ica como de elec ónica de po encia como de con ol, y pos e io men e se
ealiza on lo es udios de casos de uncionamien os di e en es pa a con i ma que el lexible powe
link e a capaz de a ia la po encia ac i a y la po encia eac i a en los segmen os I y II
co ec amen e.
56
Ene o
Feb e o
Ma zo
Ab il
Mayo
Junio
P opués a de
p oyec o
Recaba
in o macion
Cambio de obje i o
Realizacion de
simulación
Casos de
uncionamien o
Redaccion
Ilus ación 76: Diag ama de Gan
6.CONCLUSIONES
Teniendo en cuen a los esul ados ob enidos en los dos casos de uncionamien o y compa ando
con los obje i os plan eados al p incipio del abajo de in g ado se pueden es apola las siguien es
conclusiones.
El link ha conseguido su obje i o p incipal el cual es a ia la po encia ac i a y eac i a sin al e a el
es o de la línea , los alo es ob enidos de la po encia ac i a como eac i a en los segmen os I y II
se han conseguido con una a iación mínima. A demás, se demues a la bidi eccionalidad del
sis ema, asígnando di e en es alo es de po encia eac i a en los dos segmen os de la línea, y
cumpliendo la dis ibución de es os.
Se puede ba aja es e ipo de al e na i as en cuan o a la lexibilidad de las líneas eléc icas,
sus i uyendo o o ipo de soluciones como bancos de condensado es… e c. La lexibilidad en las
edes eléc icas es undamen al pa a ga an iza la es abilidad y e iciencia de los sis emas
mode nos, a medida que se ayan implemen ando más uen es de gene ación eno able y el
pano ama ene gé ico e oluciona la ca ac e ís ica de la lexibilidad se con e i á en una
ca ac e ís ica cla e pa a la dis ibución de las edes eléc icas del u u o.
57
Median e es e ipo de soluciones, se pe mi e ges iona las luc uaciones de la po encia ac i a y
eac i a en la ed con la ca ace e is ica de se bidi eccional, pe mi iendo así la ope ación y
in e cambio de po encia en e sis emas ene gé icos.
7. PRESUPUESTO
Ingenie o Senio
60€/h
80h
Ingenie o Junio
20€/h
200h
Licencia Ma lab
30,00€
SIMULINK
20,00€
Po a il
275,00€
TOTAL
9125,00€
