Actualmente, los sistemas eléctricos están dominados por generadores síncronos que poseen
grandes inercias y proporcionan amortiguamiento debido a las masas giratorias que los componen.
Esta inercia permite que el sistema sea estable y que ante pequeños y grandes disturbios
reaccione para mantener los niveles de tensión y frecuencia dentro de los límites establecidos. Sin
embargo, la inercia en el sistema está disminuyendo debido a la penetración de nuevas
tecnologías de generación como las energías renovables no convencionales. A nivel mundial, en el
año 2017 se incrementó la capacidad instalada de este tipo de energías aproximadamente en un 9
% con respecto al 2016, siendo la energía solar la de mayor participación con el 47 % de la
capacidad añadida, seguida de la energía eólica con el 34 % [1] .
En el caso Colombiano la generación es en gran proporción hidroeléctrica con un 69.92 % [2] ,
permitiendo que el sistema eléctrico contenga altos niveles de inercia, sin embargo, debido a la Ley
1715 del 2014 donde se regula y se incentiva la penetración de fuentes de energías renovables no
convencionales al Sistema Energético Nacional se ha incrementado su empleo con una
participación del 0.11 % en la generación [2] . No obstante, según un estudio realizado por la
Universidad Jorge Tadeo Lozano y la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME) plantea
que en el 2030 el consumo de energía del país se hará en un 30 % a partir de las energías
renovables no convencionales [3] .
Pero el empleo de estas energías traen nuevas necesidades al sistema de energía, como el uso
de convertidores y control de estos para la integración de ellas, avances en los algoritmos de
control para resolver problemas de operación del sistema en tiempo real [4] , y problemas de
inestabilidad y alteraciones de la frecuencia [5] , ya que las turbinas eólicas al igual que los paneles
solares carecen de masa giratoria (principal fuente de inercia) y de la propiedad de
amortiguamiento [6] .
Debido a la reducción de la inercia en el sistema, se viene implementando un control basado en
el modelo de la máquina síncrona en los convertidores que se encuentran conectados a la red, con
el fin de emular la inercia y tener un sistema de control flexible que se adapte ante las condiciones
de la red para mantener la estabilidad. El objetivo principal de este proyecto es diseñar un
esquema de control basado en la máquina síncrona y el Modelo de Control Predictivo o Model
Predictive Control (MPC) para un convertidor Modular Multinivel o Modular Multilevel Converter
(MMC) para emular una máquina síncrona con inercia adaptativa.
En el proyecto se estudiará el modelo de la máquina síncrona para realizar el diseño del control
y evaluarlo sobre un MMC, también se desarrollarán simulaciones del MMC con el control
integrado a una red eléctrica en MATLAB SimulinkTM para realizar la validación del esquema de
control realizando diferentes perturbaciones en el sistema para analizar su comportamiento.
