Cómo controlar las fluctuaciones de frecuencia durante la descarga de la planta fotovoltaica

Imagen: pv magazine

Un grupo de investigación dirigido por científicos de la Universidad de El Cairo ( Egipto ) ha desarrollado una novedosa estrategia de control para las fluctuaciones de frecuencia durante la descarga de sistemas fotovoltaicos.

“Este artículo evalúa el rendimiento del controlador convencional de sistemas fotovoltaicos descargados y muestra sus limitaciones”, afirmó el académico. “Una contribución importante de esta investigación es la propuesta de un controlador combinado que mejora tanto el nadir de frecuencia como la tasa de cambio de frecuencia (RoCoF). Además, se sugiere un controlador modificado para facilitar una transición segura a los niveles normales de descarga”.

La estrategia propuesta combina un controlador proporcional-integral (PI) junto con un controlador RoCof.

El grupo simuló inicialmente un control de descarga convencional como referencia. La simulación se realizó en el modelo Simulink, con una tasa de penetración fotovoltaica del 30 % y una variación de carga del 1 % o 0,01 pu. La estrategia de control convencional, también conocida como caída de PI, permite a los sistemas fotovoltaicos reservar una parte de la potencia disponible para proporcionar soporte dinámico en escenarios de frecuencia a corto y largo plazo.

Las pruebas han demostrado que el método convencional de control de descarga presenta ciertas limitaciones a la hora de proporcionar soporte a diferentes frecuencias. Si bien se han observado algunas mejoras en el nadir de frecuencia, el nivel de cambio observado en el RoCof es bastante limitado, lo que impide que el sistema vuelva a su estado operativo habitual.

Por esta razón, el grupo ha propuesto su control combinado, que incorpora un controlador RoCof que monitoriza la velocidad de cambio de frecuencia y, al detectar una caída repentina, envía una señal al sistema fotovoltaico para aumentar su potencia de salida. De esta forma, se ralentiza la caída de frecuencia, mientras que el controlador PI ajusta la potencia fotovoltaica gradualmente y ayuda a restablecerla al nivel designado.

Además, el grupo ha desarrollado una versión modificada de su modelo combinado añadiendo un mecanismo de recuperación. Inicialmente, la acción de control aumenta la potencia de salida del sistema fotovoltaico, seguida de una disminución gradual durante el resto del evento. El sistema logró mejorar la RoCof en un 3,11 %, en comparación con el 0,2 % del método combinado sin modificar.

El controlador modificado destaca por su capacidad para mantener el nadir de frecuencia y los niveles de RoCof más bajos de todos los controladores considerados, a la vez que logra un tiempo de estabilización aceptable. Además, este controlador es capaz de guiar el sistema de regreso a su punto de operación normal, garantizando un funcionamiento más estable y confiable. El controlador modificado tiene un tiempo de estabilización relativamente mayor, pero es razonable considerando sus características para devolver el sistema de control a su punto de operación normal.

El método y los resultados de las pruebas se presentaron en “ Estrategias de control mejoradas para gestionar las fluctuaciones de frecuencia durante la descarga de un sistema fotovoltaico ”, publicado en Ain Shams Engineering Journal.