Compensación de desequilibrios en redes eléctricas mediante convertidores electrónicos de potencia y redes de secuencia

El presente Trabajo Fin de Grado tiene como objetivo compensar los desequilibrios producidos en las líneas eléctricas debido a la conexión de cargas de distinto valor por cada una de sus fases. Este desequilibrio será compensado a través de un convertidor electrónico de potencia conectado en paralelo con la red. En primer lugar, se hará una introducción a los sistemas trifásicos desequilibrados, cómo se puede cuantificar el desequilibrio existente, y las consecuencias negativas que tiene su existencia sobre los distintos elementos de los sistemas eléctricos. Además, se comentarán soluciones ya existentes para corregir dichos desequilibrios. A continuación, se planteará el principio en el que se basará el sistema diseñado para corregir los desequilibrios: el teorema de Fortescue, que afirma que cualquier sistema trifásico desequilibrado puede descomponerse en tres sistemas trifásicos equilibrados, uno de secuencia directa, otro de secuencia inversa, y un tercero de secuencia homopolar, aunque este tercero será nulo al encontrarse el neutro aislado. Con la separación en los dos sistemas trifásicos equilibrados, y gracias a las transformaciones de Clarke y Park, podrán obtenerse cuatro señales, dos de ellas referidas a las componentes de secuencia directa y dos referidas a las componentes de secuencia inversa, que tendrán un valor continuo según una referencia giratoria. A partir de estas transformaciones, se diseñarán dos estrategias de control para el inversor: en la primera de ellas, el objetivo será reducir el consumo de potencia de la red y que sea el inversor quien suministre la corriente necesaria a las cargas desequilibradas. En la segunda, el objetivo será que la red sí suministre potencia, pero solo de forma equilibrada, y que el equilibrado entre las fases sea realizado a través del inversor. Se realizarán simulaciones con la herramienta Simulink de Matlab para cada una de estas dos opciones de control del convertidor. Se analizará la respuesta del sistema ante distintos niveles de carga, y ante la variación de éstas a lo largo de la propia simulación. Por último, se analizarán los resultados obtenidos para las corrientes suministradas tanto por el inversor como por la red.