Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Control de convertidores formadores de red con fuente de voltaje conectado al sistema eléctrico de  
distribución balanceada.  
DOI: https://doi.org/10.46296/ig.v8i15.0239  
CONTROL DE CONVERTIDORES FORMADORES DE RED CON FUENTE  
DE VOLTAJE CONECTADO AL SISTEMA ELÉCTRICO DE DISTRIBUCIÓN  
BALANCEADA  
CONTROL OF NETWORK-FORMING CONVERTERS WITH VOLTAGE  
SOURCE CONNECTED TO THE BALANCED DISTRIBUTION ELECTRICAL  
SYSTEM  
1
2
Romero-Ushiña Bryan Adrián ; Salme-Montaluisa Kevin Alexander ;  
3
4
Quinatoa-Caiza Carlos Iván ; Camacho-Diaz José Luis  
1
Universidad Técnica de Cotopaxi. Latacunga, Ecuador.  
Correo: bryan.romero7666@utc.edu.ec. ORCID ID: https://orcid.org/0009-0007-2881-2982.  
2
Universidad Técnica de Cotopaxi. Latacunga, Ecuador.  
Correo: kevin.salme9406@utc.edu.ec. ORCID ID: https://orcid.org/0009-0004-2511-954X.  
3
Universidad Técnica de Cotopaxi. Latacunga, Ecuador.  
Correo: carlos.quinatoa7864@utc.edu.ec. ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-6369-7480.  
4
Universidad Técnica de Cotopaxi. Latacunga, Ecuador.  
Correo: jose.camacho0529@utc.edu.ec. ORCID ID: https://orcid.org/0009-0007-5827-3764.  
Resumen  
El estudio se centra en la gestión de convertidores formadores de red de fuente de voltaje (VSC)  
en sistemas eléctricos balanceados, esenciales para la incorporación de energías renovables  
como la solar y la eléctrica. Estos convertidores funcionan como generadores virtuales,  
brindando estabilidad en tensión y frecuencia frente a alteraciones. Se desarrollaron y ejecutaron  
estrategias de control avanzadas, que incluyen la aplicación de un control de inercia virtual  
(
VSM), que replica el comportamiento dinámico de generadores sincrónicos convencionales. Se  
han creado modelos que incluyen un inversor vinculado a través de controladores, mejorando la  
calidad de energía distribuida y reduciendo los armónicos. Adicionalmente, se incorporaron  
sistemas de almacenaje por baterías y un panel solar con regulación MPPT, optimizando la  
eficiencia energética. Los hallazgos indican que estas tácticas potencian la estabilidad del  
sistema, disminuyen las oscilaciones y aseguran un funcionamiento, aportando de manera al  
avance de redes eléctricas y sostenibles.  
Palabras clave: VSM, Convertidores, MPPT, Armónicos.  
Abstract  
The study focuses on the management of voltage source grid-forming converters (VSC) in  
balanced power systems, essential for the incorporation of renewable energies such as solar and  
electric power. These converters function as virtual generators, providing voltage and frequency  
stability in the face of disturbances. Advanced control strategies were developed and  
implemented, including the application of a virtual inertia control (VSM), which replicates the  
dynamic behavior of conventional synchronous generators. Models have been created that  
include an inverter linked through controllers, improving distributed power quality and reducing  
harmonics. Additionally, battery storage systems and a solar panel with MPPT regulation were  
incorporated, optimizing energy efficiency. The findings indicate that these tactics enhance  
system stability, decrease oscillations and ensure performance, contributing to the advancement  
of sustainable power grids.  
Keywords: VSM, Converters, MPPT, Harmonics.  
Información del manuscrito:  
Fecha de recepción: 16 de octubre de 2024.  
Fecha de aceptación: 19 de diciembre de 2024.  
Fecha de publicación: 10 de enero de 2025.  
146  
Romero-Ushiña et al. (2025)  
1
. Introducción  
que forman la red y los sistemas de  
distribución equilibrados es vital para  
el futuro de las redes eléctricas  
Es crucial  
supervisar  
los  
convertidores de formación de red,  
en particular los convertidores de  
fuente de tensión (VSC), para  
asegurar la estabilidad en un sistema  
resilientes es  
necesario implementar estrategias  
de control avanzadas para  
[4].  
Entonces,  
convertidores de formación de red,  
específicamente los de fuente de  
de  
distribución  
de  
energía  
balanceado. Estos convertidores  
funcionan como fuentes de corriente,  
ofreciendo una referencia constante  
que facilita el funcionamiento eficaz  
de otros convertidores, incluso en la  
falta de una red convencional [1]. La  
estabilidad del sistema eléctrico se  
basa en gran parte en la habilidad  
para manejar las variaciones de  
tensión y frecuencia, lo que resulta  
esencial para el correcto manejo de  
los convertidores que componen la  
red [2].  
tensión  
VSC,  
que  
permitan  
garantizar la estabilidad de sistemas  
eléctricos ante perturbaciones en  
voltaje y frecuencia, maximizando su  
desempeño en redes con alta  
penetración de energías renovables  
como la solar y la eólica [5], donde  
este problema aborda la necesidad  
de desarrollar soluciones que  
mantengan la referencia estable de  
tensión y frecuencia, optimicen la  
operación de los convertidores y  
mejoren la integración de las fuentes  
[
6].  
En donde el control eficaz de los  
convertidores de potencia implica  
La  
integración  
de  
energías  
sistemas  
sofisticados  
que  
renovables, como la solar y la eólica,  
desafía la estabilidad de los sistemas  
supervisan y ajustan los valores de  
los comandos de tensión  
frecuencia, garantizando  
y
eléctricos Los  
convertidores de formación de red,  
especialmente de VSC, son  
modernos.  
un  
rendimiento óptimo [3]. Mediante  
estos mecanismos de control, el  
sistema puede mantener una tensión  
y corriente equilibradas en todas las  
fases, mejorando la estabilidad  
general del sistema de alimentación.  
Esta sinergia entre los convertidores  
esenciales para proporcionar una  
referencia estable de tensión y  
frecuencia,  
actuando  
como  
generadores virtuales en ausencia  
de una red convencional [7]. Sin  
147  
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Control de convertidores formadores de red con fuente de voltaje conectado al sistema eléctrico de  
distribución balanceada.  
embargo,  
su  
implementación  
daños a los equipos [11]. La  
estabilidad de la frecuencia es  
crucial para mantener una frecuencia  
operativa constante, esencial para el  
correcto funcionamiento de los  
generadores y la fiabilidad de la red  
[12]. La estabilidad de las señales  
pequeñas aborda la respuesta del  
enfrenta desafíos, como la gestión  
de perturbaciones en voltaje y  
frecuencia, y el diseño de algoritmos  
de control avanzados que optimicen  
su  
desempeño  
[8].  
Estos  
el  
convertidores  
imitan  
comportamiento de los generadores  
síncronos, proporcionando una  
sistema  
ante  
pequeñas  
tensión y frecuencia estables a la  
red, lo que es fundamental para  
mantener su estabilidad [9]. Además,  
cuando se combinan con sistemas  
de almacenamiento de energía, los  
perturbaciones, evitando que se  
conviertan en problemas mayores.  
Por último, la amortiguación es  
necesaria  
para  
y
mitigar  
las  
la  
oscilaciones  
estabilidad,  
mantener  
convertidores  
mejoran  
la  
especialmente  
en  
confiabilidad, especialmente durante  
períodos de alta penetración de  
energías renovables, ayudando a  
mitigar la inestabilidad de la red y  
evitando apagones [10]. En conjunto,  
estas tecnologías desempeñan un  
papel fundamental en la transición  
sistemas interconectados, donde las  
oscilaciones ligeramente  
amortiguadas pueden representar  
riesgos significativos [13].  
En este contexto, la sincronización  
de la red es un proceso crítico que  
garantiza que la salida de los  
inversores se alinee con la tensión  
de la red en términos de frecuencia y  
fase. Esta sincronización se logra  
mediante bucles de fase bloqueada  
hacia  
sistemas  
de  
energía  
sostenibles [4]. La estabilidad del  
sistema de energía abarca varios  
aspectos  
críticos,  
como  
la  
estabilidad del voltaje, la frecuencia,  
la estabilidad transitoria, las señales  
pequeñas y la amortiguación del  
sistema [2]. La estabilidad del voltaje  
asegura que los niveles se  
mantengan dentro de un rango  
confiable, evitando apagones y  
(
PLL) y algoritmos de sincronización  
de la red, que detectan rápidamente  
los parámetros de tensión de la red,  
facilitando estrategias de control  
estables [13]. Los generadores  
síncronos son esenciales en este  
proceso, ya que producen corriente  
148  
Romero-Ushiña et al. (2025)  
alterna  
sincronizada  
con  
la  
sostenibles. Por lo tanto, se está  
experimentando una significativa  
transformación en la estructura  
tecnológica del sector eléctrico, con  
notables aumentos en la demanda y  
la producción a través de sistemas  
que se sustentan en energías  
renovables. Este progreso facilitará a  
corto plazo la diversificación del  
método de generación, avanzando  
hacia sistemas de generación  
distribuida, lo que aumentará el  
frecuencia de la red, contribuyendo a  
su estabilidad. Además, los sistemas  
de control de los inversores son  
cruciales para regular las salidas de  
los inversores, asegurando que  
coincidan con los requisitos de la  
red, lo que mejora la eficiencia  
general [14]. Por lo tanto, la  
integración de estos componentes  
es fundamental para lograr una  
transmisión de energía confiable en  
los sistemas energéticos modernos  
interés  
por  
analizar  
distintos  
[
15]. Entonces se plantea desarrollar  
sistemas de conexión entre estos  
sistemas y la red eléctrica, como se  
muestra en la Figura 1 [16].  
e implementar estrategias de control  
avanzadas para los convertidores de  
formación de red VSC que permitan  
mantener la estabilidad de voltaje y  
frecuencia en sistemas eléctricos  
Fig. 1. Esquema simplificado de un SVC.  
modernos,  
mejorando  
su  
desempeño operativo y facilitando la  
integración eficiente de fuentes de  
energía renovable.  
2. Materiales y métodos  
2.1. Control de convertidores  
2.2. Control VSC  
VSC  
El propósito fundamental del lazo  
interno es controlar la corriente que  
se inyecta en la red en el dominio  
La  
industria  
eléctrica  
está  
atravesando  
una complicada  
reestructuración motivada por la  
exigencia de ofrecer soluciones  
(
dq) y asegurar la sincronización con  
la red eléctrica. Como se muestra en  
la Figura 2.  
energéticas más ecológicas  
y
149  
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Control de convertidores formadores de red con fuente de voltaje conectado al sistema eléctrico de  
distribución balanceada.  
Fig. 2. Diagrama unifilar de VSC con control  
2
.2.1 Inner Control Loop  
La regulación de la electricidad se  
fundamenta en la compensación de  
errores en el sistema de referencia  
dq. Se produce un punto de  
referencia para el modulador PWM:  
Para funcionar en coordenadas  
síncronas (dq), las señales de tres  
fases  
(abc)  
necesitan  
ser  
convertidas a αβ a través de Clarke  
y posteriormente a (dq) a través de  
Park. Esto se consigue mediante:  
∗
휐 = 퐾 (푖 − 푖 ) + 휔 퐿푖  
(3)  
푑
푝
푑
푑
ꢆ
푞
∗
휐푞 = 퐾푝(푖푞 − 푖푞) + 휔ꢆ퐿푖푑  
(4)  
ꢁ
2
ꢁ
2
휐푎  
ꢂ ꢃ휐푏ꢄ  
Donde:  
1
0
−
−
휐α  
2
] = ꢀ  
3
[
(1)  
(2)  
휐β  
√3  
√3  
− 2 휐푐  
2
∗
∗
푞
•
푖 푦 푖  
son las fuentes de  
푑
휐d  
휐q  
휐α  
휐β  
ꢅ표푠 휃 푠푖푛 휃  
− 푠푖푛 휃 ꢅ표푠 휃  
[
] = [  
] [  
]
corriente producidas por el outer  
control loop.  
donde θ representa el ángulo que  
logra el PLL (Loop Fase-Locked),  
que establece la sincronización del  
sistema con la red.  
•
•
•
푖 , 푖 son las corrientes medidas.  
푞
푑
휔 es la frecuencia de la red.  
ꢆ
퐿 está relacionada con la  
inductancia del filtro LCL.  
150  
Romero-Ushiña et al. (2025)  
∗
푑
∗
푞
∗
푞
Estos voltajes 휐 y 휐 se transforman  
Para controlar la corriente 푖 que se  
a coordenadas abc a través de la  
transformada inversa de Park y se  
transmiten al modulador PWM, el  
cual produce las señales de  
conmutación del inversor.  
inyecta a la red, se regula la corriente  
reactiva. Se utiliza un controlador PI  
adicional:  
∗
푞
∗
∗
푖 = 퐾 (푄 − 푄) + 푘 ∫(푄 − 푄)ꢈ푡  
푝푞  
ꢇ푞  
(
6)  
2.2.2 Outer Control Loop  
Donde:  
El enlace externo administra la  
potencia activa/reactiva y el voltaje  
del enlace de corriente alterna para  
∗
•
푄 es la referencia de potencia  
reactiva.  
asegurar  
un  
funcionamiento  
• 퐾 푦 푘 son los parámetros del  
푝푞 ꢇ푞  
constante del inversor.  
controlador PI.  
El propósito del control de voltaje DC  
La potencia reactiva y activa en el  
sistema de referencia dq se  
determina de la siguiente manera:  
es mantener un voltaje 휐푑푐 estable  
para  
garantizar  
el  
correcto  
funcionamiento del inversor. Se  
3
푃 = (휐 푖 + (휐 푖 )  
(7)  
(8)  
푑 푑  
푞 푞  
2
emplea un controlador PI para  
∗
푑
producir la referencia de corriente 푖 :  
3
푄 = (휐 푖 + (휐 푖 )  
푞 푑  
푑 푞  
2
∗
푑
∗
푑푐  
∗
푑푐  
푖 = 퐾푝푑푐(휐 − 휐 ) + 푘 ∫(휐 − 휐 )ꢈ푡  
푑푐  
ꢇ푑푐  
푑푐  
Estos valores se cotejo con las  
referencias y se modifican a través  
de los controladores PI.  
(
5)  
Donde:  
∗
•
•
휐
Se refiere al voltaje de  
2.3. Descripción del VSC  
푑푐  
referencia del enlace DC.  
Como se puede apreciar en la Figura  
3, los convertidores VSC están  
formados por un puente trifásico de  
IGBTs de auto conmutación, cada  
uno de ellos puesto en derivación por  
un diodo de inversión conectado en  
paralelo, filtros ajustados para  
disminuir armónicos durante el  
푘푝푑푐 y 푘ꢇ푑푐 es la configuración de  
los parámetros del controlador  
PI.  
∗
푑
El valor de 푖 se transmite al circuito  
interno de control para controlar la  
administración de potencia activa.  
151  
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Control de convertidores formadores de red con fuente de voltaje conectado al sistema eléctrico de  
distribución balanceada.  
proceso  
de  
conmutación,  
voltaje regulable. Este modelo se  
conoce como convertidor de tensión  
de dos niveles. Es importante  
recordar que, en cada una de las  
etapas, solo uno de los dos  
almacenadores de energía en el lado  
DC y un elemento de conexión con la  
red [16].  
La frecuencia, amplitud y etapa de  
liberación pueden ser modificadas a  
través de un control apropiado. Por  
lo tanto, el convertidor de voltaje  
puede ser visto como una fuente de  
interruptores  
puede  
estar  
en  
funcionamiento en un instante  
específico, pues de lo contrario, el  
enlace de CC experimentaría un  
cortocircuito [16].  
Fig. 3. VSC de Dos Niveles Transformador Electrónico de Potencia de dos niveles, vinculado a  
la Red Eléctrica a través de un Filtro de Paso-Bajo.  
frecuencia de la red (f = 60 Hz)  
2.4. Definición de Parámetros  
garantizan que el convertidor se  
ajuste las condiciones  
la red  
del Sistema  
a
El código define las condiciones  
fundamentales del sistema de  
electricidad. Estos parámetros son  
normalizadas  
distribuidora.  
de  
•
La frecuencia de conmutación  
f_sw = 5 kHz) está concebida  
cruciales  
para  
asegurar  
el  
(
funcionamiento  
adecuado  
del  
para reducir al mínimo los  
armónicos producidos por la  
convertidor en sintonía con la red  
eléctrica:  
modulación, para  
aspecto  
satisfacer la calidad de potencia.  
•
La potencia nominal (P = 50 kw)  
define el nivel de potencia  
máximo que el convertidor  
puede gestionar.  
2
.5. Diseño del Convertidor  
Boost  
El transformador boost incrementa la  
tensión de entrada desde un nivel  
•
Tanto la tensión de salida del  
inversor (U = 380 V) como la  
152  
Romero-Ushiña et al. (2025)  
ꢎ .ꢔ  
inferior (406 V, conocido como el  
punto de máxima potencia del  
generador fotovoltaico o fuente de  
CC) hasta la tensión de referencia  
del bus de corriente continua (800  
V). Este bus proporciona energía  
directa al inversor vinculado a la red.  
퐶푏ꢆꢆꢕꢖ_푚ꢇꢌ = ꢗ.ꢗꢁ . 푉  
(11)  
ꢏ
. 푓  
ꢋ
ꢑ푤_ꢒꢋꢋꢑꢓ  
El valor práctico establecido (푪풃풐풐풔풕  
000 μF) garantiza la compatibilidad  
con componentes de origen  
comercial.  
=
1
2
.6. Filtro L para la Conexión a la  
Red  
Relación de trabajo (D): El código  
determina el valor D basándose en la  
relación entre la entrada y la salida.  
El filtro L es crucial para aliviar la  
señal de salida del inversor,  
suprimiendo armónicos de alta  
frecuencia y asegurando que la  
corriente que se suministra a la red  
sea sinusoidal.  
푉
ꢉꢊ  
퐷 = 1 −  
(9)  
푉ꢋ  
Este cálculo es crucial para ajustar  
los ciclos de conmutación de los  
interruptores  
del  
convertidor,  
logrando así el voltaje de salida  
deseado.  
Diseño del inductor del filtro (Lfilter):  
Se determina un valor considerando  
la tensión de salida del inversor (U),  
la potencia máxima (P) y la  
frecuencia de funcionamiento (f):  
Inductor (Lboost): El establecimiento  
del valor mínimo del inductor (Lbound  
)
garantiza que el convertidor funcione  
de manera continua (CCM).  
ꢏ
ꢗ.ꢁ . 푈  
퐿푓ꢇ푙ꢖ푒푟 = 2  
(12)  
. 휋 . 푓 . ꢔ/3  
ꢏ
ꢏ
ꢐ
(
ꢁꢍꢎ) . ꢎ.푉  
퐿푏ꢆ푢ꢌ푑  
=
(10)  
Este diseño garantiza una alta  
calidad de potencia, restringiendo la  
distorsión armónica total (THD) y  
satisfaciendo los criterios necesarios  
para la conexión a redes de  
distribución.  
2
.푓  
.ꢔ  
ꢑ푤_ꢒꢋꢋꢑꢓ  
Este valor se incrementa (푳풃풐풐풔풕 = 10  
푳풃풐풖풏풅 para incrementar la  
⋅
)
estabilidad y disminuir el rizado de la  
corriente.  
Capacitor 푪풃풐풐풔풕: El diseño tiene en  
cuenta el acortado de voltaje  
autorizado y la potencia gestionada  
por el convertidor:  
El código se muestra en la Tabla 1,  
donde los fundamentos para la  
creación de un convertidor boost y  
un filtro L, fundamentales para la  
operación de un sistema de formador  
153  
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Control de convertidores formadores de red con fuente de voltaje conectado al sistema eléctrico de  
distribución balanceada.  
de red. Este diseño posibilita que el  
sistema satisfaga los criterios de  
calidad de potencia, reduzca los  
armónicos y brinde un control  
constante al inversor para funcionar  
como una fuente de voltaje  
sincronizada con el sistema eléctrico  
equilibrado. Es un avance esencial  
para establecer un control sólido que  
posibilite una conexión eficaz y  
segura a la red eléctrica.  
Tabla 1. Parámetros del código del sistema.  
Parámetro  
Valor  
Descripción  
Tiempo de muestreo  
Ts  
P
U
f
1e-4  
50e3  
380  
60  
Potencia nominal  
Voltaje fase-fase del inversor  
Frecuencia de la red  
Frecuencia de conmutación  
del inversor  
Voltaje de máxima potencia  
Voltaje de bus de CC de  
referencia  
fsw  
5e3  
406  
800  
Vmppt  
V_bus_ref  
Voltaje de entrada del  
convertidor Boost  
Voltaje de salida del  
convertidor Boost  
Vin  
Vo  
406  
800  
Frecuencia de conmutación  
del Boost  
fsw_boost  
D
5e3  
Relación de trabajo del  
Boost  
1 - (Vin/Vo)  
(
(1-D)  
Inductancia mínima del  
Boost  
Inductancia real del Boost  
Capacitancia mínima del  
Boost  
L_bound  
L_boost  
^
2)*D*(Vo^2)/(2*fsw_boost*P)  
L_bound * 10  
D*P)/((0.01*(Vo^2)  
(
C_boost_min  
*
fsw_boost))  
C_boost  
L_filter  
1000e-6  
((0.1*U^2)/(2*pi*f*P/3))  
Capacitancia real del Boost  
Inductancia del filtro L  
través de métodos de control  
sofisticados.  
2.7. Modulo del panel solar  
La Figura 4 presenta el módulo para  
simular un panel solar en un sistema  
de distribución balanceada eléctrica,  
que  
contiene  
un  
diagrama  
exhaustivo del funcionamiento y  
control del generador fotovoltaico.  
Este diseño facilita la mejora de la  
transformación de energía solar y su  
incorporación al sistema eléctrico a  
154  
Romero-Ushiña et al. (2025)  
Fig. 4. Parámetros del módulo solar.  
modulación por ancho de pulso  
PWM) que controla los interruptores  
del convertidor. Esto garantiza que el  
sistema funcione de manera  
Las mediciones de voltaje VPV  
y
(
corriente IPV producidas por el panel  
solar son recibidas por el sistema.  
Estas señales simbolizan el estado  
de funcionamiento del panel y son  
esenciales para establecer el punto  
de operación ideal [17].  
eficiente en diversas circunstancias  
ambientales, como fluctuaciones en  
la irradiancia solar o la temperatura.  
푃ꢔ푉 = ꢘ . 퐼  
(13)  
ꢔ푉 ꢔ푉  
Adicionalmente, el circuito RLC en  
serie simula las propiedades  
eléctricas del vínculo entre el panel  
solar y el sistema eléctrico. Este  
circuito facilita la simulación de los  
impactos de los componentes  
pasivos (resistencias, inductancias y  
capacitancias) que afectan la calidad  
de energía que se suministra a la red  
o a las cargas vinculadas [17].  
El núcleo de la simulación es el  
controlador MPPT (Tracking  
Maximum Power Point), que emplea  
estas señales para determinar el  
punto de máxima potencia del panel.  
El controlador MPPT produce un  
valor de ciclo de trabajo (D), que se  
emplea para modificar de manera  
dinámica el convertidor de potencia  
vinculado al panel, optimizando de  
esta manera la obtención de energía.  
La información del ciclo de carga se  
transforma en una señal de  
Finalmente, través de las  
terminales (a, b, c), el panel solar se  
vincula al sistema trifásico,  
a
incorporando la energía renovable al  
sistema eléctrico. Este módulo  
155  
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Control de convertidores formadores de red con fuente de voltaje conectado al sistema eléctrico de  
distribución balanceada.  
analiza la estabilidad y eficacia del  
sistema, resaltando la función del  
control MPPT y su influencia en el  
funcionamiento de redes eléctricas  
contemporáneas.  
distribución  
equilibrada.  
Este  
sistema emplea como entradas  
señales trifásicas de voltaje (ꢘ푎푏푐) y  
corriente (퐼푎푏푐) para supervisar y  
regular  
las  
condiciones  
de  
funcionamiento de la red. Estas  
señales ofrecen datos cruciales  
acerca del estado del sistema  
eléctrico, posibilitando que el  
sistema de baterías se ajuste de  
manera dinámica a las necesidades  
de la red.  
2
.8. Módulo de la batería  
La Figura 5 presenta un modelo  
simulado que ilustra el sistema de  
almacenaje de energía a través de  
baterías,  
concebido  
para  
incorporarse en una red eléctrica de  
Fig. 5. Parámetros del módulo de la batería.  
cambio, se define la potencia  
reactiva de referencia en (0 kV),  
asegurando que el sistema no aporte  
ni requiera potencia reactiva, lo que  
resulta crucial para preservar la  
estabilidad del factor de potencia de  
la red.  
El bloque de control situado en el  
centro del modelo está identificado  
como  
Batería  
(Sistema  
de  
Almacenamiento de Voltaje). Este  
bloque tiene la función de controlar el  
aporte de potencia activa (푃푟푒푓 ) y  
reactiva (푄푟푒푓) a la red eléctrica. En  
la simulación mostrada, se establece  
la potencia activa de referencia en  
3
푃 = (ꢘ 퐼 + ꢘ 퐼 + ꢘ 퐼 )  
(14)  
푎 푎  
푏 푏  
푐 푐  
2
3
푄 = (ꢘ 퐼 + ꢘ 퐼 + ꢘ 퐼 )  
푐 푐,푞  
(15)  
(100 kW), lo que señala que la  
푎 푎,푞  
푏 푏,푞  
2
batería está configurada para  
proveer energía activa a la red. En  
156  
Romero-Ushiña et al. (2025)  
El enfoque principal de este sistema  
es mejorar la utilización de las  
baterías en las redes eléctricas  
suprimiendo así el transformador.  
Además, un decodificador principal  
posibilita la desconexión del sistema  
de la red principal, lo que permite el  
funcionamiento en modo isla. El  
sistema incorpora un panel solar con  
un algoritmo MPPT que mejora la  
producción al adecuarse al punto de  
máxima potencia del panel solar.  
Este produce energía controlada y  
se vincula a través de un circuito  
RLC. Por otro lado, la batería  
funciona como un sistema de  
almacenamiento, controlando la  
estabilidad del sistema, ofreciendo  
soporte durante fluctuaciones de  
inteligentes.  
El  
sistema,  
al  
proporcionar energía activa de forma  
regulada y reducir la potencia  
reactiva, ayuda a estabilizar la red de  
electricidad y a optimizar la calidad  
de la energía distribuida. Este  
modelo  
resulta  
para  
especialmente  
valorar el  
beneficioso  
rendimiento del sistema bajo  
diversas circunstancias de  
funcionamiento, posibilitando su  
estudio en situaciones reales o  
simuladas en redes eléctricas  
equilibradas.  
generación  
o
demanda, y  
funcionamiento  
posibilitando  
el  
autónomo en modo isla.  
3. Resultados y discusión  
La simulación en la Figura 6,  
presenta un sistema eléctrico  
equilibrado  
generación  
que  
incorpora  
distribuida,  
almacenamiento de energía y un  
control sofisticado para mejorar su  
funcionamiento. Se presentan dos  
simulaciones de generación: en el  
primer caso, un generador eléctrico  
se vincula a la red a través de un  
transformador y un breaker, en  
cambio, en el segundo caso, un  
generador se vincula directamente a  
la red a través de un breaker,  
157  
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Control de convertidores formadores de red con fuente de voltaje conectado al sistema eléctrico de  
distribución balanceada.  
Fig. 6. Parámetros del módulo.  
Dos clases de cargas, la fija y la  
variable, representan distintos  
redes con gran penetración de  
energías renovables.  
contextos operativos: la carga fija  
simboliza condiciones estándar con  
una necesidad de 500 kW, en  
cambio, la carga variable presenta  
El bloque de resultados que se  
muestra en la Tabla 2, supervisa  
parámetros fundamentales como la  
frecuencia, el voltaje RMS y las  
variaciones  
dinámicas.  
Estos  
potencias  
activa  
y
reactiva,  
facilitan el análisis en tiempo real de  
la estabilidad del voltaje ꢘ푟푚ꢕ y la  
frecuencia ꢙ푓푟푒푞. El sistema de  
control emplea dos conexiones: la  
conexión interna controla la tensión  
valorando el rendimiento en modos  
de conexión y desconexión. La  
simulación muestra un sistema  
sólido, eficaz  
y
flexible para  
adaptarse a las demandas de redes  
contemporáneas.  
del bus ꢘ , mientras que la  
푏푢ꢕ  
conexión externa coordina las  
corrientes trifásicas 푖푎푏푐 con la red.  
Adicionalmente, se incorpora una  
Máquina Síncrona Virtual (VSM) que  
Tabla. 2. Datos clave de la simulación.  
Variable  
Frecuencia (Hz)  
Voltaje (Vrms)  
Valor  
60  
Valor medido en  
simulación  
999.85  
Potencia Activa (W)  
Potencia Reactiva  
simula  
la  
inercia  
mecánica,  
17.45  
(
VAR)  
regulando la frecuencia y la calidad  
de la energía, particularmente en  
Inercia VSM  
Valor medido en  
simulación  
158  
Romero-Ushiña et al. (2025)  
3
.1. Implementación del control  
valorar el rendimiento del sistema en  
diversas situaciones, como averías o  
interrupciones de la red. Este  
componente simplifica la simulación  
de sucesos críticos en la red,  
valorando la reacción del control  
VSM. El bloque de conexión  
conocido como Conexión 1 fusiona  
VSM  
La Figura 7 muestra un modelo de  
simulación orientado a la puesta en  
marcha de un control fundamentado  
en VSM. Este método aspira a  
replicar el comportamiento dinámico  
de los generadores sincrónicos  
convencionales, con la finalidad de  
incrementar la estabilidad de la red  
eléctrica al incorporar convertidores  
formadores de red en sistemas  
eléctricos equilibrados.  
las señales de voltaje trifásicas (ꢘ푎푏푐  
)
y de corriente (퐼푎푏푐). Estas señales  
simbolizan los ingresos y egresos del  
sistema de electricidad, funcionando  
como el enlace entre la red y el  
transformador.  
La  
información  
El modelo se inicia con el bloque Red  
Grande Breaker, que opera como un  
interruptor de tres fases. Este  
elemento facilita la conexión o  
desconexión de componentes del  
sistema eléctrico, lo cual es vital para  
procesada en este nodo es crucial  
para determinar los parámetros  
requeridos para la regulación de la  
potencia activa y reactiva, además  
de para estabilizar la dinámica del  
sistema.  
Fig. 7. Control VSM.  
Luego, se lleva  
a
cabo un  
el núcleo del modelo, puesto que  
reproduce la conducta de la inercia  
virtual de un generador sincrónico.  
Este control posibilita que el  
convertidor ayude a mantener la  
tratamiento extra de las señales de  
voltaje y corriente, adaptándolas  
para suministrar energía al bloque  
VSM Inercia. Este bloque constituye  
159  
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Control de convertidores formadores de red con fuente de voltaje conectado al sistema eléctrico de  
distribución balanceada.  
estabilidad de la frecuencia y el  
voltaje en la red, especialmente en  
sistemas con una gran penetración  
de energías renovables, donde la  
ausencia de inercia física supone un  
reto. En sí, este modelo demuestra  
que los convertidores formadores de  
red pueden integrarse de forma  
eficaz y estable, emulando las  
conducta dinámica de un generador  
sincrónico a través de la aplicación  
de inercia virtual y la regulación de la  
frecuencia. Este sistema se pone en  
marcha con la introducción de  
torques eléctricos y mecánicos,  
cuyos valores se cotizan para  
establecer el desequilibrio en el  
sistema mediante un bloque de  
disminución. El fallo que surge se  
gestiona a través de un controlador  
dinámicas  
convencionales  
de  
generadores sincrónicos a través de  
la tecnología de máquinas síncronas  
virtuales.  
proporcional-integral  
(PI),  
que  
modifica la señal para asegurar la  
estabilidad de la operación. Luego, el  
modelo emplea un bloque de  
ganancia que replica la influencia de  
la inercia física, incorporando  
parámetros dinámicos como la  
constante de inercia y la velocidad  
angular (ω).  
3.2. Modelo de Control de  
Inercia Virtual y Regulación de  
Frecuencia para Convertidores  
Formadores de Red  
El modelo en la Figura 8 simboliza el  
manejo de convertidores formadores  
de red, concebido para replicar la  
Fig. 8. Modelo de Control de Inercia Virtual y Regulación de Frecuencia para Convertidores  
Formadores de Red.  
Además, se incluye un cálculo de la  
frecuencia del sistema en Hertz y un  
término de amortiguación que facilita  
la disipación de oscilaciones no  
deseadas. Por último, el sistema  
produce una salida que muestra la  
velocidad ajustada, empleada para  
supervisar la estabilidad dinámica y  
160  
Romero-Ushiña et al. (2025)  
conservar la frecuencia dentro de los  
límites operativos. Este método es  
3.3. Sistema del control de  
convertidores  
crucial  
en  
redes  
con  
eléctricas  
gran  
La Figura 8 muestra un sistema de  
simulación que facilita el análisis  
contemporáneas  
penetración de fuentes renovables,  
en las que el objetivo es sustituir la  
ausencia de inercia física y asegurar  
la estabilidad del sistema eléctrico  
frente a alteraciones.  
minucioso  
del  
comportamiento  
dinámico del sistema y su relación  
con la red eléctrica, teniendo en  
cuenta factores cruciales como la  
frecuencia, voltajes, corrientes y  
potencias.  
Fig. 9. Sistema de control.  
En la primera parte, sobresalen los  
segmentos de entrada que recogen  
información esencial como la  
frecuencia del sistema (en Hz) y la  
velocidad del rotor (en p.u.). Estos  
valores son esenciales para el  
estudio y manejo del sistema en  
tiempo real, facilitando la correcta  
sincronización del convertidor con la  
red. Además, se evalúa el voltaje  
RMS entre las líneas, que  
posteriormente se convierte en el  
sistema trifásico "abc" para alimentar  
los cálculos internos del modelo.  
La segunda parte se enfoca en la  
manipulación de la frecuencia y la  
sincronización. En este lugar, un  
bloque obtiene la frecuencia de las  
señales de voltaje y determina  
parámetros derivados como "wt",  
que resultan cruciales para la  
regulación dinámica del convertidor.  
Este procedimiento asegura la  
operación del convertidor con la red  
161  
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Control de convertidores formadores de red con fuente de voltaje conectado al sistema eléctrico de  
distribución balanceada.  
eléctrica, previniendo desequilibrios  
o inestabilidades.  
simplifica su comprensión. Esto  
abarca tanto los indicadores  
eléctricos como los diagramas que  
contribuyen a supervisar la situación  
y la estabilidad del sistema. En  
general, el modelo se evidencia  
como un instrumento efectivo para  
La tercera parte abarca la  
determinación de las potencias  
activa y reactiva basándose en las  
corrientes trifásicas que se han  
medido. En esta situación, el modelo  
exhibe una potencia activa cercana a  
los 999.85 kW y una potencia  
reactiva de 17.45 kVAR, lo que  
señala que el sistema está  
suministrando energía a la red de  
forma eficaz. Estos cálculos son  
examinar  
y
perfeccionar  
convertidores formadores de red  
antes de su puesta en marcha  
práctica.  
3.4. Respuesta de Frecuencia y  
Voltaje Activa del Convertidor  
Formador de Red  
esenciales  
para  
valorar  
el  
rendimiento del convertidor y su  
capacidad para satisfacer las  
necesidades energéticas de la red.  
La Figura 10 se segmenta en dos  
apartados que facilitan el análisis del  
rendimiento del sistema en relación  
con la frecuencia y voltaje  
Al final, los resultados alcanzados  
se muestran en una interfaz que  
Fig. 10. Grafica de la respuesta de frecuencia y voltaje.  
La gráfica presenta en su parte  
superior la progresión de la  
frecuencia del sistema, expresada  
en Hz. Al comienzo, se observa un  
pico que indica la presencia de una  
alteración o las condiciones iniciales  
162  
Romero-Ushiña et al. (2025)  
de inicio del sistema. Esta conducta  
muestra la influencia de la entrada  
en funcionamiento del convertidor o  
de algún cambio en la red eléctrica.  
Luego, la frecuencia experimenta un  
periodo de oscilación antes de  
estabilizarse cerca de su valor  
efectivo para regular tanto la  
frecuencia como el voltaje del  
sistema. Las primeras oscilaciones  
son un rasgo habitual en sistemas  
dinámicos y representan el proceso  
de adaptación del controlador. La  
rápida estabilización notada en  
ambos gráficos resalta la relevancia  
de un diseño apropiado del  
habitual  
de  
60  
Hz.  
que  
Esta  
el  
estabilización  
señala  
controlador incorporado en el  
sistema ha conseguido rectificar las  
controlador  
para  
asegurar  
el  
funcionamiento  
adecuado  
del  
desviaciones  
y
conservar  
la  
sistema eléctrico.  
frecuencia en los parámetros  
deseados.  
Además, en la Tabla 3, el control de  
convertidores formadores de red con  
fuente de voltaje simula un sistema  
eléctrico estable, con una frecuencia  
de 0.9978 pu, próxima al valor  
nominal. El voltaje entre líneas es de  
0.9999 pu, garantizando una  
distribución adecuada de la energía.  
La potencia activa es de 0.8362 pu y  
la reactiva de -0.0116 pu, lo que  
señala un balance apropiado entre  
producción y consumo. El valor de  
carga variable es 0.3333 pu, en tanto  
que la batería conserva su carga en  
1.0 pu. La corriente del bus DC es de  
1.25 pu y la del inversor es de 41.67  
La grafica inferior a continuación  
muestra la dinámica del voltaje, la  
cual puede ser activa o reactiva en  
función de la disposición del sistema.  
Al comienzo, se percibe un valor  
bajo, seguido de un aumento que se  
caracteriza  
por  
Esta  
oscilaciones  
conducta  
momentáneas.  
muestra la reacción del sistema  
frente a las condiciones iniciales o a  
las variaciones en el peso. Con el  
paso del tiempo, también se logra un  
valor constante en el voltaje, lo que  
demuestra que el sistema ha llegado  
a un estado estable y funciona de  
forma constante.  
pu,  
lo  
que  
evidencia  
un  
funcionamiento eficaz del sistema  
eléctrico.  
Para finalizar, esta simulación  
evidencia que el controlador puesto  
en el convertidor formador de red es  
163  
Revista Científica ‘‘INGENIAR”: Ingeniería, Tecnología e Investigación. Vol. 8 Núm. (15) 2025. ISSN: 2737-6249  
Control de convertidores formadores de red con fuente de voltaje conectado al sistema eléctrico de  
distribución balanceada.  
Tabla 3. Resultados finales de la  
sostenibles. Estos convertidores,  
simulación.  
que funcionan como generadores  
virtuales, resultan cruciales para  
asegurar la estabilidad de las redes  
eléctricas actuales, en particular las  
que tienen una gran penetración de  
energías renovables como la solar y  
la eólica.  
Valor  
p.u)  
0.9978  
Parámetro  
Unidad  
(
Frecuencia  
Voltaje de  
Línea a Línea  
Potencia  
Activa  
Hz  
V
0
0
.9999  
.8362  
kW  
kVAR  
kW  
%
Potencia  
Reactiva  
Carga  
-
0.0116  
.3333  
.0  
.25  
1.6667  
0
Variable  
Estado de  
la Batería  
Voltaje del  
Bus DC  
Corriente  
del Inversor  
1
La puesta en marcha de VSM  
resaltó como una respuesta efectiva  
1
V
4
A
para  
minimizar  
los  
retos  
relacionados con la ausencia de  
inercia física en las redes de energía  
renovable. Este método replicó  
exitosamente la dinámica de  
Además:  
•
Tanto la potencia activa como la  
reactiva señalan un  
generadores  
tradicionales,  
sincrónicos  
facilitando la  
funcionamiento adecuado del  
sistema.  
regulación de la frecuencia y la  
tensión del sistema frente  
alteraciones o variaciones en la  
demanda. Igualmente, la  
•
•
La batería conserva su condición  
a
de  
carga,  
aportando  
al  
abastecimiento de energía.  
Los niveles de voltaje y corriente  
en las distintas ubicaciones del  
sistema se encuentran dentro de  
los límites previstos.  
implementación de algoritmos para  
el seguimiento del punto de máxima  
potencia (MPPT) en sistemas  
fotovoltaicos mejoró la producción  
solar, aumentando la eficiencia  
energética en situaciones variables.  
4. Conclusiones  
Por otro lado, la incorporación de  
sistemas de conservación de  
energía con baterías se evidenció  
como esencial para asegurar la  
La creación  
y
simulación de  
estrategias de control sofisticadas  
para los VSC han demostrado su  
relevancia en la transición hacia  
sistemas eléctricos equilibrios y  
estabilidad  
operativa,  
164  
Romero-Ushiña et al. (2025)  
proporcionando  
apoyo  
durante  
fortalecen  
la  
capacidad  
de  
variaciones en la generación y  
posibilitando el funcionamiento  
resistencia de las redes frente a  
alteraciones. Este trabajo aporta de  
manera significativa al avance de  
tecnologías fundamentales para  
lograr redes eléctricas sustentables,  
balanceadas y preparadas para  
afrontar los retos del futuro  
energético.  
autónomo en forma de isla. Esto  
demostró la habilidad del sistema  
para ajustarse a diversos contextos,  
desde situaciones habituales de  
funcionamiento hasta situaciones de  
contingencia.  
La inclusión de filtros L y el diseño  
del convertidor boost aportaron de  
manera notable a la mejora de la  
calidad de la energía proporcionada,  
disminuyendo la distorsión armónica  
total (THD) y satisfaciendo los  
criterios de calidad requeridos para  
la conexión a la red. Además, el  
estudio de los resultados demostró  
que el sistema puede sostener un  
funcionamiento estable y eficiente en  
diversas circunstancias, tanto en la  
gestión de potencias activas y  
reactivas, como en la estabilidad de  
la frecuencia y el voltaje.  
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competition algorithm in  
power system equipped by  
HVDC,” Ain Shams  
Engineering Journal, vol. 6,  
no. 1, pp. 75–84, Mar. 2015,  
doi:  
10.1016/J.ASEJ.2014.08.006  
[
16] C. Mora, N. Diaz, and C.  
Rodríguez,  
“Diseño  
e
implementación  
de  
167