Sistemas de transmisión flexibles. Facts

El material seleccionado en este texto es la recopilación de diferentes trabajos de posgrado. Se presenta la aplicación de algunas técnicas desarrolladas en electrónica de potencia, en los sistemas de transmisión flexibles FACTS, los cuales se utilizan cada vez más en sistemas eléctricos de potencia, tanto en redes de transmisión como en redes de distribución.

En esta obra se revisan las características más relevantes de los diferentes dispositivos de estado sólido, que se utilizan en la construcción de los FACTS. Además, se introduce a las técnicas de conversión CD/CA utilizadas en la implementación de los FACTS de segunda generación. También se estudia en detalle el fundamento de algunos de los dispositivos más utilizados, debido a las bondades de sus características operativas: TSCS, StatCom, SSC y UPFC, ilustrando las aplicaciones de estado estacionario en sistemas eléctricos de potencia. Finalmente, se introduce el concepto de la conversión CA/CA, que constituye el fundamento de los FACTS de tercera generación, ilustrando aplicaciones del control de flujo de potencia compleja en las líneas

CONTENIDO

Introducción

Capítulo 1

FACTS: soluciones modernas para la industria eléctrica
 

1. Introducción
2. Concepto de sistemas flexibles de transmisión de CA (FACTS)

• Clasificación en función de la conexión
• Ventajas en la utilización de dispositivos FACTS
   

3. Aspectos operativos
4. Localización
5. Referencias

Capítulo 2

Diodos, tiristores e IGBT
 

1. Resumen
2. Diodos
3. Tipos básicos de diodos rectificadores de potencia

• Circuitos rectificadores
• Rectificador monofásico onda completa, carga resistiva
• Rectificadores trifásicos

4. Tiristores

• Tipos de tiristores
• Formas de encender un tiristor
• Apagado de un tiristor
• Circuitos de disparo de tiristores

5. IGBT

• Estados de los IGBT
• Selección de IGBT
• Circuito de puerta
• Consideraciones térmicas

6. Referencias

Capítulo 3

El capacitor serie controlado por tiristores (TCSC)
 

1. Resumen
2. Estructura del TCSC

• Reactor controlado por tiristores (TCR)

3. Modos de operación del TCSC

• Características de estado estacionario

4. Análisis del TCSC en sus diferentes modos de operación

• Modo de bloqueo
• Modo de conducción
• Modo vemier

5. Análisis de estabilidad del TCSC mediante el mapa de Poincaré

• Mapa de Poincaré
• Modelado del sistema

6. Estabilidad de un sistema periódico

• Estabilidad de un sistema discreto
• Ejemplos de aplicación

7. Conclusiones
8. Referencias

Capítulo 4

Introducción a los inversores
 

1. Resumen
2. Conceptos preliminares
3. La configuración multipulso

• Inversor de seis pulsos
• Inversor de 12 pulsos 

4. Inversor en configuración multinivel

• Topología diodo anclado
• Topología capacitor anclado

5. Modulación por ancho de pulso (PWM)

• Modulación senoidal 
• Sobremodulación en esquemas de PWM senoidal

Referencias

Capítulo 5

Análisis del inversor de 6 y 12 pulsos
 

1. Resumen
2. Introducción
3. Análisis del StatCom basado en un inversor de seis pulsos

• Análisis armónico

4. El compensador estático síncrono (StatCom) basado en una VSC de seis pulsos

• Señales de corriente
• Periodos de conducción de transistores y diodos
• Corriente del capacitor
• Voltaje del capacitor
• Intercambio de potencia activa y reactiva
• Corriente del capacitor

5. Convertidor de 12 pulsos

• Señales de corriente CA
• Corriente del capacitor
• Voltaje del capacitor
   

6. Conclusiones
7. Referencias

Capítulo 6

Modelado del StatCom
 

1. Resumen
2. Modelado mediante funciones de conmutación

• Inversor de 12 pulsos

3. Modelado del StatCom a frecuencia fundamental

• Inversor de 12 pulsos
• Inversor de 24 pulsos
• Inversor de 48 pulsos
   

4. Modelo en el marco de referencia dq0
5. Conclusiones
6. Referencias

Capítulo 7

La estabilidad de voltaje y el StatCom
 

1. Resumen
2. Fundamentos

• Restricciones en la transferencia de potencia
• Curvas PV
• El concepto del margen de estabilidad de voltaje

3. StatCom en estado estacionario
4. Consideración del StatCom en el problema de flujos de carga trifásico
5. Descripción del estudio

• Análisis de un caso de referencia
• Análisis de los casos trifásicos desba1anceados
• Resultados

6. Conclusiones
7. Referencias

Capítulo 8

Modelado y aplicación del SSSC

1. Resumen
2. Compensador serie estático síncrono

• Inclusión del SSSC en el problema de flujos de potencia
• Resultados de flujos de potencia incluyendo un dispositivo SSSC

3. Modelado en espacio de estado SSSC
4. Estructura del convertidor 
5. Modelo del SSSC
6. Corrientes de línea

• Corriente del capacitor
   

7. Representación del inversor

• Resultados de simulación

8. Referencias

Capítulo 9

Controlador unificado de flujos de potencia (UPFC)
 

1. Resumen
2. Concepto del controlador unificado de flujos de potencia

• Descripción del UPFC
   

3. Principios de operación del UPFC
4. Conexión de un UPFC en la línea de transmisión
5. Características de estado estacionario

• Gráficas PQ

6. Diagramas de potencia
7. Análisis de estado estacionario

• Análisis de flujos de carga en sistemas de potencia con UPFC
• Inserción del dispositivo UPFC en el sistema simplificado
   

8. Ecuaciones de equilibrio en un sistema multi-máquinas con un UPFC 
9. Ejemplo
10. Compensación de líneas

• Compensación serie
• Compensación en derivación
   

11. Compensación serie-derivación 
12. Conclusiones
13. Referencias

Capítulo 10

FACTS basados en convertidores CA-CA

1. Resumen
2. Definiciones
3. Concepto del convertidor matricial

• Representación vectorial de la suma de señales senoidales
• Cálculo de los Índices de modulación con la representación vectorial
• Elementos de hardware

4. Incorporación del controlador -r en la formulación de flujos de potencia

• Convertidor de CD conmutado para el control de flujo de potencia
• Convertidor de conmutación vectorial (VeSC)
   

5. Ejemplo de un convertidor

6. Aplicación del VESC usado como un UPFC.

• Principio de operación

7. Resultados de simulación

• Caso de 9 nodos
• Caso de 39 nodos

8. Conclusiones
9. Referencias

Términos y siglas