Analisis del impacto sobre la calidad de potencia en una red de distribución debido a la integración de vehículos eléctricos

Abstract

Antecedentes: la fluctuación de frecuencia es, sin duda, la característica más distintiva de las microredes modernas que incorporan vehículos eléctricos (VEs). Esto abarca tanto la deriva de frecuencia durante cambios abruptos de carga como todas las fluctuaciones cuasi-periódicas debidas al impacto de diversos factores, como cargas no lineales, variación de la fuente primaria y otros asociados con las condiciones de operación. Objetivos: este trabajo tiene como objetivo proporcionar una comprensión de dicho fenómeno. Tales fluctuaciones cuasi-periódicas de frecuencia pueden tener efectos perjudiciales en el funcionamiento de receptores eléctricos. Para el estudio de estas fluctuaciones, el uso de métodos de análisis tiempo-frecuencia es la elección más natural. Métodos: entre los métodos de análisis tiempo-frecuencia, la transformada Hilbert-Huang (HHT) ofrece algunas ventajas en el análisis de señales con múltiples componentes de frecuencia. Es especialmente adecuada para señales no lineales y no estacionarias, ya que estima la frecuencia instantánea de la señal, definida localmente como la derivada temporal de la fase de la señal. Resultados: se consigue descomponer en tiempo frecuencia las señales provenientes de un punto de carga de VE, para su respectiva caracterización. Conclusiones: las estrategias convencionales tienen problemas para detectar frecuencias cercanas y la resolución tiempo-frecuencia no es la mejor. Con el uso de la Descomposición Empírica en Modos (EMD), fue posible detectar diferentes componentes de frecuencia a través de las Funciones de Modo Empírico (IMFs, por sus siglas en inglés). El procedimiento muestra una buena resolución en las últimas IMFs, y en las primeras es posible identificar el ruido proveniente de la red eléctrica, adicionalmente se propone una optimización de carga en base a una tarifa diferencial para los usuarios de VE.

Background: fluctuation of frequency is arguably the most characteristic feature of modern microgrids that incorporate Electric Vehicles (EVs). This concerns both frequency drift during step load change and all quasi-periodic fluctuation due to the impact of various factors like non-linear loads, variation of the primary resource, and others associated with operating conditions. Objective: this work aims to provide insight into the latter phenomenon. Such quasiperiodic frequency fluctuations can have detrimental effects on electrical receivers work. For the study of these fluctuations, the use of time-frequency (TF) analysis methods is the most natural choice. Methods: the work proposes analysis based on the study of electrical signals obtained from real power systems. Results: the signals coming from an Electric Vehicle (EV) charging point can be decomposed into time-frequency for their respective characterization. Conclusions: among TF analysis methods, the Hilbert-Huang transform (HHT) offers some advantages in analyzing signals with multiple frequency components. It is well suited for nonlinear and nonstationary signals as it estimates the instantaneous frequency of the signal, which is defined locally as the time derivative of the signal phase.