[MÚSICA] [MÚSICA] [MÚSICA] [MÚSICA] Hola, ¿qué tal? Bienvenidos. Seguro han escuchado hablar que los sistemas eléctricos de potencia están cambiando hacia una mayor incorporación de recursos energéticos renovables no convencionales como el eólico o el solar, acompañados de los sistemas de almacenamiento basados principalmente en baterías. Posiblemente en un futuro cercano la gran mayoría de recursos energéticos provendrán de fuentes renovables no convencionales. Incluso hoy en día países como Australia, Irlanda y estados como Texas o Hawái en Estados Unidos han llegado a una penetración de este tipo de recursos cercana al 50% de su demanda total. De hecho, en Europa se estima para que el año 2025 en ocho de los 33 países se tendrán periodos de operación, en donde la generación será mayor al 100% de la demanda. Pero aún más notorio, algunas regiones de países como Alemania y Dinamarca han experimentado condiciones operativas donde la relación de recursos energéticos renovables no convencionales ha superado el 100% de la carga instalada. En enero 8 del 2021 se presentó un evento de separación del sistema eléctrico europeo en dos áreas, que inició en una subestación del sistema regional de Croacia llevando a variaciones importantes en la frecuencia del sistema. A pesar de que ambas áreas respondieron adecuamente, algunos usuarios importantes experimentaron cortes de energía. Luego de un estudio sobre el evento, el reporte oficial emitió una serie de recomendaciones. Una de ellas, la recomendación 13, estableció que se deben identificar e implementar medidas de compensación debidas a la reducción de la inercia como consecuencia de la reducción de los generadores sincrónicos convencionales. Esta recomendación surge al identificar que los recursos energéticos no convencionales son conectados al sistema a través de conversores de electrónica de potencia, los cuales tienen un comportamiento muy diferente al generador sincrónico convencional. Con todo lo anterior, es importante considerar que en la medida que la transición energética promueve la conexión de los recursos renovables no convencionales, no solo debemos enfocarnos en comprender sus beneficios, sino además en el análisis de los impactos al usuario. Uno de los aspectos importantes en el análisis de la problemática expuesta consiste en comprender de qué se trata un conversor de electrónica de potencia, cuál es su topología, su principio de operación fundamental. Y algo en lo que nos concentraremos en esta presentación. ¿Cuál es la diferencia entre un inversor seguidor de red y un inversor formador de red? Para comprender la diferencia entre un inversor seguidor o formador de la línea, vamos a revisar qué es un inversor. Un inversor es un conversor de electrónica de potencia, es decir, emplea semiconductores de potencia como los IGBT. La función de un inversor es recibir el voltaje de corriente directa y por medio de operaciones de apertura y cierre de los semiconductores, producir una señal de corriente alterna. Claro está, que esta señal no será sinusoidal pura, por lo que se requiere una etapa de filtrado que elimina la distorsión de la señal de voltaje compuesto por inductancias en serie y capacitancias en derivación, lo que producirá una señal de 60 hertz. Una de las partes claves de la operación de un inversor es el patrón de apertura y cierre de los IGBT, you que esto resultará en un voltaje de corriente a la salida. Este patrón de disparo de los IGBT proviene de una etapa de control. Una de las más comunes es conocida como modulación por ancho del pulso sinusoidal. En esta estrategia se compara una señal de control o señal modulada que equivale a una señal AC, que se busca construir con una señal portadora. Usualmente una señal triangular con una frecuencia relativa a la operación del semiconductor de potencia. El resultado de esta comparación será un tren de pulsos dirigida a la conpuerta del IGBT, lo que permitirá activar el inversor logrando así una señal alternando entre un valor máximo positivo y mínimo negativo con igual magnitud. Luego de presentar la topología circuital y los estados operacionales de un inversor, podemos observar la diferencia entre un inversor seguidor y un formador de red. La principal diferencia operacional está en la manera cómo se obtiene la onda de control. Para el caso de inversor seguidor de red, la onda de control se sincroniza con el ángulo de desfase de la tensión de la red a través de un PLL, y de ahí su fuerte dependencia del estado de la red externa. El ángulo establecido en el PLL es usado para controlar el componente real e imaginario de la corriente según una referencia, y por lo tanto su comportamiento se asemeja a una fuente de corriente constante. En el caso del inversor formador de red, el lazo de control establecerá directamente tanto la señal de voltaje como su ángulo de referencia, haciendo que el inversor se comporte como una fuente de voltaje detrás de una impedancia. Así que las potencias activa y reactiva dependerán de la velocidad angular y de la magnitud de voltaje respectivamente. Es importante considerar de que a pesar de las diferencias entre los controles de los inversores formadores de onda y los inversores seguidores de onda, ambos estarán sujetos a restricciones físicas de las etapas de potencia, incluyendo límites de voltaje, corriente y energía. Una de las condiciones clave en el comportamiento de los conversores corresponde a la capacidad de corto circuito equivalente del sistema. La capacidad de corto circuito trifásica es inversamente proporcional a la impedancia equivalente Thevenin de secuencia positiva. Así que a medida que los generadores sincrónicos van siendo reemplazados por conversores, la capacidad de cortocircuito se reduce y la impedancia Thevenin será mayor. El aumento en la impedancia Thevenin implicará un comportamiento inestable de los conversores basados en tecnología seguidora de onda. Mientras que los conversores formadores de onda tendrán un mejor desempeño. En ambos casos dependerá el nivel de penetración. Se debe tener en cuenta que no todos los inversores podrán ser de tecnologia formadora de red, you que la madurez del producto y su comercialización están iniciando y debemos esperar unos cuántos años para tener un número importante de estos inversores en proyectos a gran escala. Así que en los próximos años a medida que aumenta la penetración de las fuentes de energía renovables no convencionales, se realizará con tecnología seguidora de red. Por todo lo anterior, se abre un área de análisis muy importante para la conexión de recursos renovables no convencionales, el cual corresponde a la definición de la proporción adecuada de conversores seguidores y formadores de red, según el nivel de penetración antes de entrar en una zona de inestabilidad. Esto correspondería al análisis de capacidad de alojamiento de los conversores en la red, manteniendo criterios de estabilidad, seguridad y confiabilidad de la red. Así que luego de todos los aspectos revisados en esta presentación, es importante tener en cuenta que el cambio tecnológico en la manera de conectar recursos renovables no convencionales, trae consigo una serie de retos que pueden impactar el comportamiento del sistema. A medida que sean reemplazados los generadores sincrónicos convencionales por inversores de electrónica de potencia, podrían aparecer problemas de estabilidad, confiabilidad y calidad de la potencia. Finalmente, en la actualidad la gran mayoría de inversores cuentan con un control seguidor de red y gradualmente serán instalados controladores formadores de red, y por lo tanto, se abre una necesidad en el análisis de potencia incorporando inversores de electrónica de potencia a gran escala. Espero que este video haya sido de utilidad en la comprensión de los retos tecnológicos que trae consigo la transición energética. Los invito a continuar con su proceso de aprendizaje en el análisis de los sistemas eléctricos de potencia en la transición energética. [MÚSICA] [MÚSICA] [MÚSICA] [AUDIO_EN_BLANCO] [MÚSICA]
