Redes eléctricas a gran escala con MATLAB, Simulink y Simscape Electrical
Analice, diseñe y simule redes eléctricas a gran escala que incorporan recursos energéticos distribuidos y basados en inversores
Ingenieros de sistemas eléctricos utilizan MATLAB, Simulink y Simscape Electrical para diseñar, simular y validar arquitecturas de sistemas eléctricos de potencia, estrategias de control y flujos de trabajo de integración en la red a lo largo de las redes de transmisión y distribución. Estos productos proporcionan prestaciones de análisis y modelado para simular la nueva generación de recursos basados en inversores (IBR), como recursos renovables, microrredes, sistemas de almacenamiento de energía y redes de carga para vehículos eléctricos. Con estos productos, puede:
- Modelar y simular arquitecturas de sistemas eléctricos de potencia basados en IBR y estrategias de control utilizando modelos eléctricos y de control de alta fidelidad
- Realizar estudios de integración y estabilidad para la conexión a la red de recursos energéticos distribuidos y basados en inversores, y apoyar estudios de interconexión conforme a los requisitos de empresas de servicios públicos y a códigos regional de la red
- Evaluar el rendimiento de la microrred y del sistema de almacenamiento de energía, que abarcan control de supervisión, algoritmos de despacho y comportamiento del inversor formador de red/seguidor de red
- Analizar el impacto de la carga a gran escala de vehículos eléctricos en las redes de distribución, evaluar los efectos en la calidad de la energía y desarrollar prototipos de estrategias de coordinación de carga sensibles al estado de la red
Modelado de arquitecturas de sistemas eléctricos de potencia con recursos basados en inversores
Los ingenieros utilizan MATLAB, Simulink y Simscape Electrical para modelar arquitecturas de sistemas eléctricos de potencia basadas en IBR, realizar estudios de integración a la red y desarrollar estrategias de control para generación renovable, almacenamiento de energía y aplicaciones de microrred.
Desarrolle arquitecturas de sistemas eólicos, solares y de almacenamiento
Simulink y Simscape Electrical ofrecen librerías de modelos predefinidos y parametrizados de componentes y sistemas eléctricos, lo que permite desarrollar y evaluar arquitecturas de sistemas de generación y almacenamiento renovables.
- Modele y simule turbinas eólicas y arreglos fotovoltaicos (FV) para análisis independientes o dentro de un sistema más amplio de transmisión y distribución
- Incluya tecnologías de almacenamiento de energía, como baterías, supercondensadores y sistemas basados en hidrógeno, en estudios de diseño
- Analice la respuesta dinámica y en estado estacionario del sistema de energía renovable ejecutando simulaciones en escritorio
- Explore configuraciones del sistema y evalúe decisiones de diseño para activos de generación y almacenamiento
- Analice el comportamiento del sistema utilizando simulación transitoria electromagnética (EMT) y simulación en el dominio fasorial, abarcando escalas temporales desde microsegundos hasta años
Ejemplos destacados
Diseñe y valide sistemas de control para sistemas renovables y de almacenamiento
Simulink y Simscape permiten diseñar estrategias de control para regulación de tensión y corriente, estabilización de frecuencia, y sistemas de control de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) y pruebas para sistemas de energía renovable y sus respectivos sistemas de almacenamiento.
- Simule la respuesta de potencia activa/reactiva e implemente mecanismos de protección
- Analice problemas de calidad de potencia y mitíguelos utilizando convertidores con equilibrado de fases o filtros activos
- Identifique errores de diseño desde la fase inicial del proceso con Simulink Design Verifier, cree casos de prueba para sistemas de control con Simulink Test y verifique la cobertura de pruebas con Simulink Coverage
- Genere código de producción optimizado para controladores embebidos directamente desde modelos de Simulink
- Genere código para la planta y realice pruebas en tiempo real del algoritmo de control con pruebas de hardware-in-the-loop (HIL) en condiciones de funcionamiento normales y de fallo
Con diseño basado en modelos, podemos reducir en más de cinco veces todo el ciclo, desde los requisitos hasta las pruebas del prototipo.
Ejemplos destacados
Análisis de integración en la red y estabilidad de sistemas basados en IBR
A medida que los sistemas eléctricos de potencia incorporan más recursos basados en inversores (IBR), la reducción de la inercia síncrona y los controles rápidos de convertidores introducen nuevos desafíos de estabilidad, protección y calidad de potencia. MATLAB, Simulink y Simscape Electrical ayudan a evaluar interacciones armónicas, respuestas en frecuencia y de tensión, interacciones de control y rendimiento ante fallos en sistemas de generación renovable y almacenamiento de energía.
Realice estudios de integración a la red e interconexión
Con Simscape Electrical, ingenieros pueden conectar modelos de generación renovable, almacenamiento y microrred a representaciones de redes de transmisión y distribución. Esto permite evaluar controles de planta y estrategias operativas en relación con los requisitos de empresas de servicios públicos, de interconexión y regionales.
- Defina escenarios operativos de manera repetible en diferentes arquitecturas de sistemas
- Modele y ejecute múltiples escenarios operativos en paralelo
- Reproduzca datos de campo, como pruebas de escalón de tensión o eventos de red, para comparar el modelo con las mediciones
- Evalúe el rendimiento de la tensión y la frecuencia con respecto a códigos de red, como IEEE 1547 y NERC PRC-024, para realizar comprobaciones de conformidad
Simule el comportamiento de la red y optimizce la respuesta del sistema
Utilice MATLAB, Simulink y Simscape Electrical para simular el comportamiento en nivel de planta y red bajo condiciones operativas normales y con fallos, y evaluar la respuesta del sistema en estudios de transmisión y distribución.
- Valide modelos de centrales eléctricas con estimación de parámetros automatizada, reproducción de datos, pruebas de escalón sin conexión y supervisión del rendimiento online para cumplir con los requisitos normativos
- Aplique herramientas de optimización para automatizar el ajuste de parámetros, adaptar los ajustes a las dimensiones y la ubicación de los equipos, y probar los sistemas de energía distribuidos con respecto a códigos de red, como IEEE 1547
- Analice la incertidumbre y la variabilidad operativa utilizando simulaciones de Monte Carlo en diferentes configuraciones de redes de transmisión y distribución
- Genere y publique automáticamente informes para documentar los resultados de estudios de simulación con MATLAB Report Generator
Ejemplos destacados
Vídeos y ejemplos
- Implementación de un sistema probabilístico de flujo de potencia en Eversource Energy (21:01)
- MathWorks Energy Speaker Series - módulo 1: Operaciones de sistemas de transmisión: Mejora del rendimiento y la fiabilidad de los sistemas (1:07:46)
- Integración de datos medidos y simulaciones para la calibración de modelos automatizada (35:05)
- Modelado de compensador síncrono estático mediante convertidor de fuente de tensión
- Flujo de potencia de un sistema mixto CA/CC
Diseño y análisis de sistemas de microrredes, carga de EV y almacenamiento de energía
Los ingenieros utilizan MATLAB, Simulink y Simscape Electrical para desarrollar la próxima generación de microrredes, redes inteligentes e infraestructura de carga para vehículos eléctricos. Pueden modelar y simular la arquitectura de la red, realizar análisis en nivel de sistema y desarrollar estrategias de gestión energética y control.
MATLAB, Simulink y Simscape Electrical ayudan a estimar el dimensionamiento de componentes eléctricos, como baterías, arreglos fotovoltaicos y generadores de respaldo. Estos productos permiten explorar el funcionamiento de un sistema, determinar su viabilidad y optimizar sus configuraciones mediante modelado y simulaciones en paralelo.
Diseñe sistemas eléctricos de potencia para microrredes
Diseñe y realice análisis de microrredes utilizando MATLAB, Simulink y Simscape Electrical.
- Integre el modelo del sistema de una microrred con el modelo de la red pública
- Realice análisis y predicción del efecto de fuentes de energía y cargas variables en las redes de distribución y la red pública
- Desarrolle sistemas de control de supervisión y gestión energética para diferentes fuentes de energía y cargas
- Utilice simulaciones de hardware de HIL para probar algoritmos de gestión energética de microrred con un equipo en tiempo real
Ejemplos destacados
Vídeos y ejemplos
- Optimización de sistemas de potencia, centrales eléctricas virtuales y microrredes (33:00)
- Implementación de controladores de caída para la insularización de microrredes remotas (3:55)
- Sistema de gestión energética (EMS) de microrredes utilizando optimización
- Resincronización de una microrred con la red principal
- Más ejemplos de microrredes
Analice los sistemas de carga de EV
Simulink y Simscape Electrical proporcionan un entorno para diseñar la infraestructura de carga de vehículos eléctricos. Estos productos permiten diseñar sistemas de carga con diferentes requisitos de potencia, como carga en CA, carga en CC de baja potencia y carga en CC de alta potencia, y en distintas escalas.
- Implemente soluciones para la integración vehículo a red
- Analice el efecto de distintas arquitecturas de sistemas de carga en el sistema de potencia
- Implemente estrategias de control para mitigar problemas de carga y responder a cambios rápidos en la demanda de carga
- Realice estudios de capacidad para establecer la escala adecuada de una infraestructura de carga a fin de satisfacer una demanda determinada en un área designada
Ejemplos destacados
Diseñe sistemas de almacenamiento de energía
Puede utilizar los productos Simulink y Simscape para modelar sistemas de almacenamiento de energía, simular conexión a una red eléctrica y diseñar estrategias de control para suavizar la variabilidad y proporcionar reducción de picos de alta demanda.
- Modele y simule el sistema de baterías, u otros medios de almacenamiento, y el balance de la planta eléctrica, como inversores, generadores y conmutadores
- Utilice la simulación del modelo de planta para desarrollar y verificar los algoritmos de gestión energética en lazo cerrado y control de supervisión en una variedad de condiciones operativas
- Realice estudios del sistema eléctrico del almacenamiento de energía como parte de un sistema eléctrico más grande
- Genere código C optimizado y sin errores para el controlador del sistema de almacenamiento de energía a partir de modelos de Simulink
- Genere código a partir del modelo de Simscape del sistema de almacenamiento de energía y otros componentes eléctricos para realizar pruebas de HIL bajo condiciones de operación normales y con fallos
Ejemplos destacados
Recursos y soporte
Documentación
Cursos introductorios Onramp
