Estudio Paramétrico para la Mejora de la Respuesta Dinámica de un Inversor Fotovoltaico Conectado a la Red mediante el Lugar Geométrico de las Raíces
Parametric Study on Improving the Dynamic Response of a GridConnected Photovoltaic Inverter using Root Locus
Camacho Sifuentes Rita Guadalupe
Instituto Tecnológico De La Laguna
m.rgcamachos@lalaguna.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0005-9386-1604
Ruiz Ponce Gerardo Enrique
Instituto Tecnológico De La Laguna
geruizp@lalaguna.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0003-1423-4222
Sellschopp Sánchez Francisco Sergio
Instituto Tecnológico De La Laguna
fsellschopps@correo.itlalaguna.edu.mx
https://orcid.org/0000-0003-3516-3523
Volumen:
2
Edición:
12
Resumen
Este artículo presenta un estudio paramétrico orientado a la mejora de la respuesta dinámica de un inversor fotovoltaico trifásico conectado a la red eléctrica, buscando mejorar la estabilidad relativa, el factor de amortiguamiento y la agilidad de respuesta ante cambios. El análisis se centra en mitigar los efectos transitorios producidos por una conexión súbita de carga, ya que, dentro de los lazos de control del inversor, el evento induce una perturbación de tipo impulsivo con decaimiento exponencial en el voltaje del eje q, mientras que el eje d mantiene una transición monotónica tipo escalón, validando el desacoplamiento efectivo de los lazos de control. La metodología emplea las bases del Lugar Geométrico de las Raíces como marco de análisis para evaluar el desplazamiento de los polos del sistema, obtenido mediante un barrido paramétrico discreto de las ganancias de los controladores PI. A través de este enfoque analítico, se identificó una región de operación que permite la proximidad entre polos y ceros dominantes, reduciendo el residuo del modo transitorio, optimizando el amortiguamiento del sistema sin recurrir a algoritmos computacionales complejos. Los resultados, obtenidos mediante simulaciones en el entorno MATLAB/Simulink, demuestran que la sintonía derivada del estudio paramétrico logra reducir el sobreimpulso transitorio en el eje q en un porcentaje mayor al 40%. Se concluye que el uso del Lugar Geométrico de las Raíces como herramienta de diseño proporciona una comprensión profunda de la sensibilidad del sistema, permitiendo robustecer la operación de centrales fotovoltaicas ante cambios dinámicos en la demanda de la red.
Palabras clave
Análisis Paramétrico, Control de Inversores, Estabilidad Relativa, Lugar Geométrico de las Raíces, Respuesta Transitoria, Sistemas Fotovoltaicos.
Referencias Bibliográficas
Chakraborty, S., Umathe, B., y Wang, J. (19-23 de octubre del 2025). IEEE Energy Conversion Conference Congress and Exposition (ECCE). Control Parameter Sensitivity Study for Inverter-Based-Resource Dominated Grids: A Small Signal Stability Approach and Framework. DOI: https://doi.org/10.1109/ECCE58356.2025.11259859
De Paiva, E.P., Vieira, J.B. Jr., De Freitas, L.C., Farias, V.J., y Alves Coelho, E.A. An Improved Power Controller for a Single-Phase Grid-Connected Inverter with Root Locus Analysis. Electrónica de Potencia, Vol. 14, No.1. 2009. https://doi.org/10.18618/REP.2009.1.017023.
Feng, W., Guan, Y., Yibo, W., y Xu, H. Stability Analysis of Hydraulic-PV Hybrid Microgrid Based on Small-signal Dynamic Model. International Conference on Electrical Machines and Systems, 26–29 October 2013, Busan, Korea. https://doi.org/10.1109/ICEMS.2013.6754454.
Firdaus, A., Mishra, S., y Bhende, C.N. Modelling a Droop-Controlled Multi PV Inverter System to Study Effects of System Parameters on Oscillatory Modes. Asian Conference on Energy, Power and Transportation Electrification (ACEPT), 24 – 26 October, 2017. https://doi.org/10.1109/ACEPT.2017.8168580.
Golpîra, H., Román-Messina, A., y Bevrani H. (2021) . Renewable Integrated Power System Stability and Control. John Wiley & Sons, Inc.
Jadhav, S., y George, S. Desing of PI Controller for Grid-connected DG unit using Root Locus Technique. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), Volumen 3, 01, 2015. https://www.ijert.org/research/design-of-pi-controller-for-grid-connected-dg-unit-using-root-locus-technique-IJERTCONV3IS01046.pdf
Mao, M., Dong, Z., Dong, Y., Huang, H., Chang, L. Parameters Sensitivity Analysis of the Controller Based on Unified Control Strategy in a Photovoltaic Microgrid. IEEE International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG), 24 – 27 Junio, 2014. https://doi.org/10.1109/PEDG.2014.6878626.
MathWorks. (2026). Three-phase grid-connected PV system (Sandscape Electrical example). Retrieved February 23, 2026. https://la.mathworks.com/help/sps/ug/three-phase-grid-connected-in-pv-system.html.
Molina, M.G., Espejo, E.J. Modeling and Simulation of Grid-connected Photovoltaic Energy Conversion Systems. International Journal of Hydrogen Energy (2013). http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.12.048 .
Nise, N. S. (2011). Control systems engineering (6.ª ed.). John Wiley & Sons.
Ogata, K. (2010). Ingeniería de control moderna (5.a ed.). Prentice Hall.
Quan, X. Improved Dynamic Response Desing for Proportional Resonant Control Applied to Three-Phase Grid-Forming Inverter. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 68, 10, (9919 – 9930) Octubre 2021. https://doi.org/10.1109/TIE.2020.3021654.
Teodorescu, R., Liserre, M. y Rodríguez Cortés, P. (2011). Grid Converters for Photovoltaic and Wind Power Systems. John Wiley & Sons, Ltd.
Yazdani, A., Iravani, R. (2010). Voltage-Source Converters in Power Systems. John Wiley & Sons, Inc. DOI:10.1002/9780470551578 .
Zhou, X., Liu, Q., Ma, Y., Li, W., y Xie, B. A Modified LADRC-Based DC-Link Voltage Controller for Photovoltaic Grid-connected Inverters. Electronics, 10, 877, 2021. https://doi.org/10.3390/electronics10080877.