Las microrredes se pueden definir como pequeños sistemas de distribución de energía que pueden trabajar tanto conectados a red como en isla. Gracias a esta virtud, los usuarios conectados a microrredes pueden obtener un suministro energético de mayor calidad y una generación más limpia y eficiente si se consideran aspectos ecológicos y económicos. No obstante, el uso de microrredes aún es limitado en muchos lugares, principalmente debido a la falta de estándares específicos para este tipo de sistemas.

En esta tesis, se tratan los aspectos más relevantes de las microrredes eléctricas. Se analizan sus topologías, posibles estándares, protecciones y sistemas de control. Estos últimos son de vital importancia ya que deben garantizar gran cantidad de tareas que pueden ser abordadas de diferentes formas. Así, se describe con mayor detalle el control más extendido para microrredes, el control jerárquico, en sus versiones centralizada y descentralizada. A su vez, dentro de los lazos de control de microrredes, cabe destacar el control droop, ubicado en el nivel primario del control jerárquico. Este control garantiza el funcionamiento básico de la microrred, asegurando un buen reparto de la carga así como una regulación de tensión y frecuencia adecuadas. Esta tesis presenta un análisis de los principios de esta técnica así como de sus ventajas e inconvenientes fundamentales. A su vez, se enumeran diferentes variantes de esta técnica de control que solventan algunas de sus desventajas y se proponen nuevas líneas de investigación para seguir enriqueciendo el control droop.

Como principales aportaciones se presenta un diseño de control droop con impedancia ficticia que asegura la estabilidad de la microrred en todo su rango de carga. Este diseño está basado en un modelo lineal desarrollado que tiene en cuenta ambos esquemas eléctrico y de control de la microrred. Este modelo lineal sirve como base para el diseño de esta impedancia y se puede adaptar a microrredes con diferentes características. Además, este diseño asegura una buena calidad de la tensión en la microrred.

Finalmente, esta tesis también propone mejoras en el control secundario de microrredes. Este nivel de control comprende dos tareas principales: la restauración de tensión y frecuencia y la sincronización de la microrred con la red. En este sentido, se presenta un novedoso control de restauración que tiene en cuenta de manera local las diferentes dinámicas de los generadores distribuidos. A su vez, se presenta un diseño de este control que garantiza la recuperación de los valores nominales de tensión y frecuencia manteniendo un buen comportamiento de la microrred en todo momento. Además, este control está basado en comunicaciones de bajo ancho de banda, derivando en un control más económico y fiable. Por otro lado, esta tesis también tiene en cuenta la sincronización de la microrred con la red principal, proponiendo un nuevo algoritmo de sincronización. Este algoritmo también se basa en las mismas comunicaciones de bajo ancho de banda empleadas en el control de restauración. Además, el algoritmo propuesto garantiza una sincronización rápida y sin oscilaciones, consiguiendo una buena conexión de la microrred a la red.