La operación segura de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) requiere la estimación continua de parámetros críticos como el estado de carga (SoC) y el estado de salud (SoH). Tradicionalmente, estos parámetros se determinan mediante modelos eléctricos equivalentes, que reproducen el comportamiento interno de la batería a partir de combinaciones de resistencias y condensadores. Para identificar dichos modelos es necesario inyectar perturbaciones controladas de corriente, lo que puede degradar la calidad de la señal eléctrica en el punto de conexión a red.
Un consorcio internacional de investigadores ha desarrollado un método de monitorización en línea del estado de baterías integradas en sistemas modulares multinivel que evita la introducción de perturbaciones en la red eléctrica. El trabajo, titulado “Online Monitoring of Batteries in Modular Multilevel Energy Storage Systems without Disturbing the Electrical Network”, y publicado a finales de enero en IEEE Transactions on Sustainable Energy, aborda esta limitación en el contexto de sistemas basados en convertidores modulares multinivel en cascada (Cascaded Modular Multilevel Converters, CMMC), una arquitectura cada vez más empleada en aplicaciones de media y alta tensión por su escalabilidad y flexibilidad. En estas configuraciones, cada módulo integra una batería, un convertidor CC/CA y su electrónica de control, conectándose todos ellos a una salida común hacia la red.
La propuesta técnica consiste en aplicar las perturbaciones necesarias para la identificación del modelo de cada batería de forma escalonada entre módulos, en lugar de simultánea. Mediante un desfase temporal cuidadosamente calculado, las componentes de perturbación se cancelan en la salida común, de modo que cada batería recibe la excitación requerida para su caracterización sin que la corriente inyectada a la red incorpore distorsiones apreciables.
Dado que en condiciones reales existen ligeras variaciones paramétricas entre módulos —tanto iniciales como derivadas del envejecimiento— que impiden una cancelación perfecta, los autores implementan un algoritmo de control con retroalimentación. Este sistema monitoriza en tiempo real las desviaciones de corriente y ajusta dinámicamente las señales de excitación, logrando una anulación prácticamente completa de las interferencias en el punto de acoplamiento común.
La validación experimental se llevó a cabo mediante un prototipo de laboratorio de 3,84 kW compuesto por cuatro módulos. Los ensayos demostraron una distorsión armónica total (THD) en torno al 2,9 %, valor equivalente al funcionamiento nominal sin monitorización activa y significativamente inferior al 8 % observado en métodos convencionales sin desfase de perturbaciones. Estos resultados cumplen los estándares internacionales de calidad de suministro.
Además de preservar la integridad de la red, la estrategia de control reduce las exigencias de sobredimensionamiento de ciertos componentes pasivos, con potencial impacto en el coste y la densidad de potencia del sistema. La metodología, desarrollada por un consorcio internacional que incluye la Nanyang Technological University, en Singapur; la Universidad de Melbourne, en Australia; la City University de Hong Kong y la Universitat Rovira i Virgili (URV), en España; Australiaes escalable, compatible con distintas configuraciones modulares y potencialmente aplicable a infraestructuras de recarga de vehículo eléctrico basadas en arquitecturas multinivel.
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