PLL Wrap Function for Synchronization in Phase Jump Disturbances

Función de ajuste de un PLL para la sincronía ante perturbaciones de salto de fase

La sincronía es primordial para la interconexión de sistemas locales de generación de energía con el sistema eléctrico. Las perturbaciones en fase evitan que el sistema de generación mantenga la sincronía. Por lo tanto, un método eficiente de seguimiento de fase es necesario para detectar saltos en la misma y cambios abruptos en amplitud. En este trabajo se propone un método para fortalecer el seguimiento de fase basado en el proceso de envoltura de fase de un PLL (Phase Locked Loop) de segundo grado diseñado por software. El término ‘envoltura’ (wrap) se refiere a establecer los valores de fase de la señal de referencia en intervalos de π para que coincida con los valores obtenidos de la señal de salida del PLL (pulso de sincronía). Una técnica de transformación matemática del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia es implementada con el fin de cuantificar el error de fase. La validez de la función de envoltura propuesta es verificada usando perturbaciones eléctricas.

INTRODUCCIÓN

Para que la interconexión de los sistemas de generación sea un éxito, aún quedan muchos problemas y retos técnicos por resolver. Al utilizar energías renovables (FER) con la red eléctrica, el mayor reto es la sincronización del inversor de potencia (CC/CA); la forma de la onda de tensión generada debe ser similar a la de la red eléctrica, para garantizar un funcionamiento continuo y estable (Jaalam, Rahim, Bakar, Tan, y Haidar, 2016). El ángulo de fase del vector de tensión de la red eléctrica es una información básica que permite aumentar el número de equipos de acondicionamiento de potencia conectados a la red eléctrica, como los convertidores CA/CC (Arruda, Silva y Filho, 2001).

La sincronía de la electricidad generada es un proceso adaptativo en el que una señal de referencia interna formada por un algoritmo de control permite que la señal de salida del inversor de potencia funcione sincrónicamente con la componente fundamental de la tensión de red. Jain, Jain, S., y Nema (2015) sugieren que la sincronía ideal se produce cuando el ángulo de fase de la red eléctrica se sigue con precisión, detectando eficazmente las perturbaciones y los componentes armónicos elevados, y respondiendo rápidamente a los cambios. Sin embargo, el ángulo de fase puede experimentar cambios suaves o bruscos debido a las condiciones del sistema, como los fallos (Karimi, Khajehoddin, Jain y Bakhshai, 2012).

Se han propuesto varios algoritmos para el proceso de sincronización. El modelo de sincronía más sencillo se basa en un bucle de control abierto que localiza los cruces por cero (ZCD) (Arulkumar, Vijayakumar y Palanisamy, 2016) . El punto de cruce por cero se detecta en cada ciclo de la forma de onda. La desventaja es que solo se utiliza cuando la señal de entrada es estable, ya que es inestable cuando hay transitorios y ruido (Guo, Wu y Gu, 2011). Cuando una señal es periódica, la serie de Fourier puede utilizarse para calcular la magnitud y la fase de la frecuencia fundamental (Ingale, 2014). La transformada rápida de Fourier (FFT) tiene un buen rendimiento para estimar señales periódicas en estado estacionario.