Optimización del control en sistemas HVDC: evaluación del model predictive control para inversores VSC y MMC en transmisión de energía eléctrica (2024)
La creciente necesidad de una generación de energía eficiente y sostenible destaca la importancia de los sistemas de transmisión de corriente continua de alto voltaje (HVDC). Este estudio se centra en una evaluación exhaustiva de la eficacia del Control Predictivo basado en Modelo (MPC) aplicado a sistemas HVDC y sus inversores asociados, contrastándolo con los controladores convencionales. La complejidad inherente a la implementación y sintonización de los controladores convencionales, especialmente los Proporcional-Integral (PI), motiva la exploración del MPC como una alternativa integral. Se investigan dos variantes del MPC, OSV-MPC y OSS-MPC, analizando su comportamiento en inversores Voltage Source Converter (VSC) y en los VSC Modular Multi-Level Converters (MMC). La metodología se estructura en cuatro tareas fundamentales, desde la definición del sample para seguimiento de referencia hasta el diseño y validación de MPC para inversores específicos. La validación se realiza mediante simulaciones detalladas en MATLAB y SIMULINK, verificando la similitud con la referencia y evaluando la distorsión armónica total. Los resultados indican que tanto OSV-MPC como OSS-MPC presentan comportamientos prácticamente similares. La elección entre ambos depende de la complejidad inherente al inversor. OSV-MPC se destaca en inversores VSC o MMC con pocos módulos, mientras que OSS-MPC se muestra idóneo para sistemas de gran envergadura, especialmente MMC con numerosos módulos. Esta distinción aporta una guía valiosa para la implementación eficaz de técnicas de control en sistemas HVDC, simplificando la implementación y garantizando un rendimiento óptimo. Como contribución significativa, este estudio proporciona una base sólida para futuras investigaciones, sugiriendo la optimización de parámetros, la exploración de implementaciones experimentales en tiempo real y el desarrollo de estrategias híbridas para mejorar aún más la eficiencia y robustez de los sistemas de control en la transmisión de energía eléctrica.