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Desarrollo de un Procedimiento Basado en Algoritmos de Optimización para el Dimensionado de Absorbedores Puntuales Aplicados a la Conversión de Energía Undimotriz
Get PDFLa energía transportada por el oleaje a través de los océanos (energía undimotriz) se enmarca dentro de las denominadas energías oceánicas. Su aprovechamiento para generar energía eléctrica (o ser aprovechada de alguna otra forma) es una idea reflejada ya hace más de dos siglos en una patente (1799). Desde entonces, y con especial intensidad desde los años 70, ha venido despertando el interés de instituciones ligadas al I+D+i y empresas del sector energético y tecnológico, debido principalmente a la magnitud del recurso disponible. Actualmente se puede considerar al sector en un estado precomercial, con un amplio rango de dispositivos y tecnologías en diferente grado de desarrollo en los que ninguno destaca sobre los otros (ni ha demostrado su viabilidad económica), y sin que se aprecie una tendencia a converger un único dispositivo (o un número reducido de ellos). El recurso energético que se está tratando de aprovechar, pese a compartir la característica de no-controlabilidad con otras fuentes de energía renovable como la eólica o la solar, presenta una variabilidad adicional. De esta manera, diferentes localizaciones, pese a poder presentar recursos de contenido energético similar, presentan oleajes de características muy diferentes en términos de alturas y periodos de oleaje, y en la dispersión estadística de estos valores. Esta variabilidad en el oleaje hace que cobre especial relevancia la adecuación de los dispositivos de aprovechamiento de energía undimotriz (WEC: Wave Energy Converter) a su localización, de cara a mejorar su viabilidad económica. Parece razonable suponer que, en un futuro, el proceso de diseño de un parque de generación undimotriz implique un rediseño (en base a una tecnología conocida) para cada proyecto de implantación en una nueva localización. El objetivo de esta tesis es plantear un procedimiento de dimensionado de una tecnología de aprovechamiento de la energía undimotriz concreta: los absorbedores puntuales. Dicha metodología de diseño se plantea como un problema de optimización matemático, el cual se resuelve utilizando un algoritmo de optimización bioinspirado: evolución diferencial. Este planteamiento permite automatizar la fase previa de dimensionado implementando la metodología en un código de programación. El proceso de diseño de un WEC es un problema de ingería complejo, por lo que no considera factible el planteamiento de un diseño completo mediante un único procedimiento de optimización matemático. En vez de eso, se platea el proceso de diseño en diferentes etapas, de manera que la metodología desarrollada en esta tesis se utilice para obtener las dimensiones básicas de una solución de referencia de WEC, la cual será utilizada como punto de partida para continuar con las etapas posteriores del proceso de diseño. La metodología de dimensionado previo presentada en esta tesis parte de unas condiciones de contorno de diseño definidas previamente, tales como: localización, características del sistema de generación de energía eléctrica (PTO: Power Take-Off), estrategia de extracción de energía eléctrica y concepto concreto de WEC). Utilizando un algoritmo de evolución diferencial multi-objetivo se obtiene un conjunto de soluciones factibles (de acuerdo con una ciertas restricciones técnicas y dimensionales) y óptimas (de acuerdo con una serie de funciones objetivo de pseudo-coste y pseudo-beneficio). Dicho conjunto de soluciones o dimensiones de WEC es utilizado como caso de referencia en las posteriores etapas de diseño. En el documento de la tesis se presentan dos versiones de dicha metodología con dos modelos diferentes de evaluación de las soluciones candidatas. Por un lado, se presenta un modelo en el dominio de la frecuencia que presenta importantes simplificaciones en cuanto al tratamiento del recurso del oleaje. Este procedimiento presenta una menor carga computacional pero una mayor incertidumbre en los resultados, la cual puede traducirse en trabajo adicional en las etapas posteriores del proceso de diseño. Sin embargo, el uso de esta metodología resulta conveniente para realizar análisis paramétricos previos de las condiciones de contorno, tales como la localización seleccionada. Por otro lado, la segunda metodología propuesta utiliza modelos en el domino estocástico, lo que aumenta la carga computacional, pero permite obtener resultados con menos incertidumbre e información estadística muy útil para el proceso de diseño. Por este motivo, esta metodología es más adecuada para su uso en un proceso de dimensionado completo de un WEC. La metodología desarrollada durante la tesis ha sido utilizada en un proyecto industrial de evaluación energética preliminar de una planta de energía undimotriz. En dicho proceso de evaluación, el método de dimensionado previo fue utilizado en una primera etapa, de cara a obtener un conjunto de soluciones factibles de acuerdo con una serie de restricciones técnicas básicas. La selección y refinamiento de la geometría de la solución geométrica de WEC propuesta fue realizada a posteriori (por otros participantes del proyecto) utilizando un modelo detallado en el dominio del tiempo y un modelo de evaluación económica del dispositivo. El uso de esta metodología puede ayudar a reducir las iteraciones manuales y a mejorar los resultados obtenidos en estas últimas etapas del proyecto. ABSTRACT The energy transported by ocean waves (wave energy) is framed within the so-called oceanic energies. Its use to generate electric energy (or desalinate ocean water, etc.) is an idea expressed first time in a patent two centuries ago (1799). Ever since, but specially since the 1970’s, this energy has become interesting for R&D institutions and companies related with the technological and energetic sectors mainly because of the magnitude of available energy. Nowadays the development of this technology can be considered to be in a pre-commercial stage, with a wide range of devices and technologies developed to different degrees but with none standing out nor economically viable. Nor do these technologies seem ready to converge to a single device (or a reduce number of devices). The energy resource to be exploited shares its non-controllability with other renewable energy sources such as wind and solar. However, wave energy presents an additional short-term variability due to its oscillatory nature. Thus, different locations may show waves with similar energy content but different characteristics such as wave height or wave period. This variability in ocean waves makes it very important that the devices for harnessing wave energy (WEC: Wave Energy Converter) fit closely to the characteristics of their location in order to improve their economic viability. It seems reasonable to assume that, in the future, the process of designing a wave power plant will involve a re-design (based on a well-known technology) for each implementation project in any new location. The objective of this PhD thesis is to propose a dimensioning method for a specific wave-energy-harnessing technology: point absorbers. This design methodology is presented as a mathematical optimization problem solved by using an optimization bio-inspired algorithm: differential evolution. This approach allows automating the preliminary dimensioning stage by implementing the methodology in programmed code. The design process of a WEC is a complex engineering problem, so the complete design is not feasible using a single mathematical optimization procedure. Instead, the design process is proposed in different stages, so the methodology developed in this thesis is used for the basic dimensions of a reference solution of the WEC, which would be used as a starting point for the later stages of the design process. The preliminary dimensioning methodology presented in this thesis starts from some previously defined boundary conditions such as: location, power take-off (PTO) characteristic, strategy of energy extraction and specific WEC technology. Using a differential multi-objective evolutionary algorithm produces a set of feasible solutions (according to certain technical and dimensional constraints) and optimal solutions (according to a set of pseudo-cost and pseudo-benefit objective functions). This set of solutions or WEC dimensions are used as a reference case in subsequent stages of design. In the document of this thesis, two versions of this methodology with two different models of evaluation of candidate solutions are presented. On the one hand, a model in the frequency domain that has significant simplifications in the treatment of the wave resource is presented. This method implies a lower computational load but increased uncertainty in the results, which may lead to additional work in the later stages of the design process. However, use of this methodology is useful in order to perform previous parametric analysis of boundary conditions such as the selected location. On the other hand, the second method uses stochastic models, increasing the computational load, but providing results with smaller uncertainty and very useful statistical information for the design process. Therefore, this method is more suitable to be used in a detail design process for full dimensioning of the WEC. The methodology developed throughout the thesis has been used in an industrial project for preliminary energetic assessment of a wave energy power plant. In this assessment process, the method of previous dimensioning was used in the first stage, in order to obtain a set of feasible solutions according to a set of basic technical constraints. The geometry of the WEC was refined and selected subsequently (by other project participants) using a detailed model in the time domain and a model of economic evaluation of the device. Using this methodology can help to reduce the number of design iterations and to improve the results obtained in the last stages of the project
Transcripts for dissertation, "Iron fellows : commitment and activism in a poor people's movement"
No full textThis set contains transcripts from Marcos Perez's dissertation project. Data is available by request to interested scholars and students. Visitors may not download the files without express permission from the author. Visitors may not make copies of the transcripts, nor distribute any part of them separately. To request access, please contact [email protected]
Dimensioning Methodology for Energy Storage Devices and Wave Energy Converters supplying isolated loads
Get PDFThis is an ???Accepted article??? version of a paper and it is not the ???Final published article??? version as appearing in IET Renewable Power Generation (Volume: 10, Issue: 10, November 2016).and published on 15 July 2016.
"This is the peer reviewed version of the following article: Marcos Lafoz, Marcos Blanco, Lucia Beloqui, Gustavo Navarro, Pablo Moreno-Torres (2016), Dimensioning methodology for energy storage devices and wave energy converters supplying isolated loads. IET Renewable Power Generation, 10 (10): 1468???1476. which has been published in final form at https://doi.org/10.1049/iet-rpg.2016.0074. This article may be used for non-commercial purposes in accordance with Wiley Terms and Conditions for Use of Self-Archived Versions. This article may not be enhanced, enriched or otherwise transformed into a derivative work, without express permission from Wiley or by statutory rights under applicable legislation. Copyright notices must not be removed, obscured or modified. The article must be linked to Wiley???s version of record on Wiley Online Library and any embedding, framing or otherwise making available the article or pages thereof by third parties from platforms, services and websites other than Wiley Online Library must be prohibited."
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1Lafoz, M.; Blanco, M.; Beloqui, L.; Navarro, G.; Moreno???Torres, P. Dimensioning Methodology for Energy Storage Devices and Wave Energy Converters Supplying Isolated Loads. IET Renew. Power Gener. 2016, 10, 1468???1476, doi:10.1049/iet-rpg.2016.0074.
DOI: https://doi.org/10.1049/iet-rpg.2016.0074One of the big issues ocean-wave energy faces nowadays is the oscillation of the generated power. Among others, energy storage is a solution that has been widely proposed and validated for an adequate grid or isolated load integration. However, the unpredictability of ocean waves may pose a challenge when specifying the energy storage system (ESS) technology and specifications, especially in the case of stand-alone operation. This study presents a suitable methodology for the design of a certain wave energy converter (WEC) and the calculation of a certain stochastic model of the latter necessary for the subsequent sizing of the ESS. As a result, the storage system is defined in terms of energy, power and type of technology for the specific WEC and chosen location. The problem is accomplished in this study describing systematically the method and solving a particular example of the design of a wave converter in the Gulf of Mexico
Courageous women in media: Marcos and censorship in the Philippines
Get PDFWhen Philippine President Ferdinand Marcos declared Martial Law in 1972, press freedom became the first casualty in the country that once boasted of being the 'freest in Asia'. Printing presses, newspaper offices, television and radio stations were raided and padlocked. Marcos was especially fearful of the press and ordered the arrest of journalists whom he charged with conspiring with the 'Left'. Pressured into lifting martial law after nearly 10 years, Marcos continued to censor the media, often demanding publishers to sack journalists whose writing he disapproved of. Ironically, he used the same 'subversive writings' as proof to Western observers that freedom of the press was alive and well under his dictatorship. This article looks at the writings of three female journalists from the Bulletin Today. The author examines the work of Arlene Babst, Ninez Cacho-Olivares, and Melinda de Jesus and how they traversed the dictator's fickle, sometimes volatile, reception of their writing. Interviewed is Ninez Cacho-Olivare, who used humour and fairy tales in her popular column to criticise Marcos, his wife, Imelda, and even the military that would occasionally 'invite' her for questioning. She explains an unwritten code of conduct between Marcos and female journalists that served to shield them from total political repression
Metodología para modelar el accionamiento de un vehículo eléctrico
Get PDFEl uso del vehículo eléctrico puede mitigar el problema de la contaminación en grandes ciudades, así como ofrecer una alternativa al vehículo tradicional, que consume combustibles fósiles. En consecuencia, existe un interés generalizado en investigar sobre el vehículo de tracción eléctrica, su alternativas en cuanto a control y tipos de motores eléctricos. Este proyecto desarrolla un modelo, mediante la herramienta SIMULINK de MATLAB, del accionamiento de un vehículo eléctrico. En concreto, del Nissan Leaf. El modelo utiliza una máquina síncrona de imanes permanentes como motor, al igual que el vehículo elegido. Una vez se tiene el modelo, se hacen ensayos para aportar claridad al funcionamiento del accionamiento en su conjunto. Se consigue desarrollar una metodología para modelar el accionamiento de un vehículo eléctrico. El modelo consta de tres partes principales. La primera es el motor síncrono de imanes. Se utiliza como ejemplo un motor de imanes superficiales, pero se podría utilizar uno de imanes interiores así como otro tipo de motor. La segunda es la alimentación a dicho motor. Se trata de un conjunto batería-convertidor. El control del convertidor es la tercera. Se utilizan dos reguladores PI, que ajustan el valor de las corrientes reales al de consignas impuestas por el usuario del programa. El disparo o bloqueo de los transistores del convertidor (inversor trifásico de dos niveles) se gobierna mediante la técnica Pulse Width Modulation, que compara tres sen˜ales de control (moduladoras) con una portadora. El criterio de control depende del régimen de trabajo. Para regímenes que impliquen fuerza electromotriz menor que un límite, se utiliza el criterio de máximo par por amperio. En el resto, se utiliza el criterio de reducción de flujo. El usuario indica el par que desea y el control establece la corriente y su desfase respecto a la fuerza electromotriz. El principal problema en el desarrollo del modelo es la escasez de datos de partida. Los fabricantes ven en el vehículo eléctrico un nicho de mercado y por tanto, no publican datos técnicos sobre su tecnología. En referencia a la ingeniería eléctrica, se parte de la tensión de la batería y las curvas de potencia y par. En cuanto a ingeniería mecanica, se tienen datos dimensionales y de peso. Para que el modelo representara el vehículo, era necesario obtener datos de los parámetros internos del motor: inductancia, pares de polos, resistencia de los devanados estatóricos y enlaces de flujo debido a los imanes. En una primera aproximación, se hace una regresión de los valores de la resistencia y la inductancia a partir de un catálogo de motores de imanes del fabricante Bonfigliobi. El valor de la resistencia calculado es el definitivo. No así el de la inductancia. Para el cálculo de la inductancia y los enlaces de flujo, se desarrolla una metodología que partiendo de unas condiciones de funcionamiento determina el valor de dichos parámetros. Se demuestra que hay una relación entre la tensión en el bus de continua y la fuerza electromotriz máxima que se analizará. Además, se impone una condición de corriente máxima. El usuario impone los pares de polos y una limitación de corriente. Trabajando en dos regímenes que implican máxima potencia, se calculan constantes necesarias para el control de flujo en la máquina, aparte de los mencionados parámetros internos, inductancia y enlaces del flujo. También se dimensiona el convertidor electrónico que alimenta el motor. Se utiliza la herramienta SEMISEL de la companía SEMIKRON para buscar un convertidor que se ajuste al vehículo. De este convertidor, se estima el nivel de eficiencia, se explica de qué dependen su pérdidas y se desarrolla un desglose de las mismas.
El accionamiento del vehículo queda totalmente definido con el cálculo de la relación de transformación entre el motor y la rueda, el desarrollo de un bloque de pares pasivos, que actúa como par de carga y la estimación de la inercia total referida al eje motor. Primeramente, se estima la relación de transformación existente entre la rueda del coche y el motor, sabiendo que es constante. Además, se desarrolla un bloque de cálculo de los pares pasivos en la máquina función de la velocidad real del vehículo. Los pares pasivos incluyen el rozamiento con el suelo, aerodinámico y una pendiente que puede ser impuesta por el usuario. Conocido el tiempo que tarda el vehículo en alcanzar 100 km/h, se utiliza la ecuación dinámica de la máquina para calcular la inercia del vehículo. Con el accionamiento del vehículo desarrollado en su totalidad, se hacen ensayos para demostrar la bondad del ajuste al vehículo real y para clarificar su funcionamiento. En el primer ensayo, se describen las curvas de potencia en su totalidad y se aprecian los dos criterios de control utilizados. En la segunda simulación, se demuestra que, en la medida de lo posible, el modelo tiene a utilizar el criterio de máximo par por amperio. Los ensayos tercero, cuarto y quinto son estáticos. En otras palabras, la inercia se fija en infinito y por tanto, no existe variación de la velocidad. Se calcula el factor de potencia y se hace una comparación del mismo en función de la velocidad y el criterio de control. En el sexto ensayo, se demuestra la influencia de la tensión de continua en el funcionamiento del modelo, hecho en el que se insiste a lo largo del documento. Por último, se hace un ensayo en el que se demuestra la validez del cálculo de la inercia del vehículo, así como la alta eficiencia de un vehículo eléctrico
Optimización de la extracción energética a partir del oleaje mediante la utilización de modelos matemáticos basados en la transformada de Fourier
Get PDFEl presente Trabajo Fin de Grado tiene como objetivo el desarrollo de un sistema de control para un dispositivo extractor de energía undimotriz, que es la energía que se obtiene de las olas. El dispositivo se conoce como WEC, que son las iniciales de Wave Energy Converter o convertidor de la energía de las olas. En el presente trabajo, el WEC consiste en un dispositivo conocido como absorbedor puntual de dos cuerpos. El WEC cuenta con un PTO, las siglas de Power Take Off (o dispositivo de extracción de potencia) para la transformación de la energía mecánica que proporciona el movimiento oscilatorio de las olas en energía eléctrica. La importancia del estudio y desarrollo de los sistemas de control de los parámetros del WEC es muy grande para el crecimiento de este tipo de energía renovable, ya que con un control adecuado se puede aumentar la potencia extraída y rentabilizar los altos costes de inversión de esta tecnología. El control de los parámetros del WEC permite no sólo la extracción de más cantidad de potencia media por parte del dispositivo sino controlar los picos de potencia generada que se producen y que hacen que estos dispositivos necesiten una electrónica de potencia muy sobredimensionada para su conexión a red. De esta forma se puede conseguir mayor potencia y de mayor calidad para optimizar el rendimiento y reducir los costes. En primer lugar en el trabajo se realizará un estudio del estado del arte de la energía marina para localizar el tipo de generación, con especial hincapié en la energía undimotriz, y posteriormente un análisis de los distintos tipos de control utilizados hasta el momento. Se va a estudiar el modelo del WEC siguiendo una analogía entre la realidad mecánica del dispositivo y un circuito eléctrico equivalente, que permite hacer un símil fácil de entender. Se llega a la conclusión de que los parámetros que se van a controlar son resistencia (Rm) y reactancia (Xm) para el circuito eléctrico, que tienen su correspondencia con parámetros físicos controlables en el PTO. El trabajo está realizado partiendo de un modelo de WEC implementado en el entorno de simulación Matlab&Simulink por el CIEMAT. Una vez elegido el control que se quiere implementar y los parámetros con los que se va a trabajar empieza la tarea de simular e incluir en el modelo de WEC el control. Los estados de mar se caracterizan por su periodo de pico y su altura significativa. Estos estados son elegidos en función de la probabilidad de que se den en la zona de estudio, para tener una muestra realista. Mediante simulación se llega a los valores óptimos de los parámetros que dan el máximo de potencia extraída para cada estado de mar estudiado. A continuación se amplía el rango de valores de los óptimos a casos de mar menos probables para evitar discontinuidades en las simulaciones posteriores El control que se pretende implementar se basa en la transformada rápida de Fourier. Se realiza el estudio de la transformada y del espectro en el dominio de la frecuencia para su aplicación a la altura de la superficie libre del mar. También se sustituye el periodo de pico por un periodo equivalente basado en momentos a partir del espectro que es más robusto ante el ruido. Se elabora un algoritmo que recibiendo una forma de ola calcule el espectro de frecuencias y a partir de él halle los parámetros característicos de la ola: altura significativa y periodo energético. Se trabaja en aumentar la precisión del algoritmo de identificación de los parámetros del oleaje mediante distintos métodos de filtrado. Con los parámetros del oleaje calculados, el algoritmo obtiene los parámetros óptimos de control. Una vez que se comprueba su buen funcionamiento y su precisión se implementa en el modelo para que sea capaz de obtener alturas y periodos de ola en tiempo real a partir del espectro de frecuencias y con ellos encontrar los parámetros óptimos de control. De esta forma el control permite ajustar online los parámetros óptimos para la máxima extracción de energía según el estado de mar en el que esté funcionando el dispositivo. Sin embargo, para el dispositivo situado en el mar es complicado medir alturas y periodos de ola o formas de onda, por lo que se busca un parámetro que sea más fácil de medir para convertirlo en entrada del control. Se elige la velocidad. Elegida la velocidad como entrada del sistema se busca conseguir magnitudes de velocidad asociadas a periodos equivalentes y alturas significativas a través del espectro de frecuencia y hallar unos nuevos óptimos para velocidad equivalente y velocidad significativa análogas a las de periodo equivalente y altura significativa que contengan los parámetros óptimos para cada estado de mar. Se deja para investigaciones futuras implementar un modelo que realice el control de los parámetros óptimos a partir del espectro de la velocidad en lugar del espectro de la altura de la superficie libre oceánica
Producing Ferdinand E. Marcos, the Scholarly Author
Get PDFThisarticle discusses the compelling evidence—found in various primaryand secondary sources and analyzed through methods drawn from bookhistory and plagiarism detection—that not one of the books authored byPres. Ferdinand E. Marcos was actually written by him. Thearticle alsoshows how many of “Marcos’s” books had either plagiarized content(e.g., republishing contents from previous works) or were “padded” withlengthy appendices. It also explains the seemingly far-reaching distributionnetwork of these books. Lastly, thearticle looks into how these books,although they have not been republished for decades, continue to servetheir intended functions.KEYWORDS: FERDINAND E. MARCOS • BOOK HISTORY • GHOSTWRITING • PLAGIARISM• ADRIAN CRISTOBA
Compensación de desequilibrios en redes eléctricas mediante convertidores electrónicos de potencia y redes de secuencia
Get PDFEl presente Trabajo Fin de Grado tiene como objetivo compensar los desequilibrios producidos en las líneas eléctricas debido a la conexión de cargas de distinto valor por cada una de sus fases. Este desequilibrio será compensado a través de un convertidor electrónico de potencia conectado en paralelo con la red. En primer lugar, se hará una introducción a los sistemas trifásicos desequilibrados, cómo se puede cuantificar el desequilibrio existente, y las consecuencias negativas que tiene su existencia sobre los distintos elementos de los sistemas eléctricos. Además, se comentarán soluciones ya existentes para corregir dichos desequilibrios. A continuación, se planteará el principio en el que se basará el sistema diseñado para corregir los desequilibrios: el teorema de Fortescue, que afirma que cualquier sistema trifásico desequilibrado puede descomponerse en tres sistemas trifásicos equilibrados, uno de secuencia directa, otro de secuencia inversa, y un tercero de secuencia homopolar, aunque este tercero será nulo al encontrarse el neutro aislado. Con la separación en los dos sistemas trifásicos equilibrados, y gracias a las transformaciones de Clarke y Park, podrán obtenerse cuatro señales, dos de ellas referidas a las componentes de secuencia directa y dos referidas a las componentes de secuencia inversa, que tendrán un valor continuo según una referencia giratoria. A partir de estas transformaciones, se diseñarán dos estrategias de control para el inversor: en la primera de ellas, el objetivo será reducir el consumo de potencia de la red y que sea el inversor quien suministre la corriente necesaria a las cargas desequilibradas. En la segunda, el objetivo será que la red sí suministre potencia, pero solo de forma equilibrada, y que el equilibrado entre las fases sea realizado a través del inversor. Se realizarán simulaciones con la herramienta Simulink de Matlab para cada una de estas dos opciones de control del convertidor. Se analizará la respuesta del sistema ante distintos niveles de carga, y ante la variación de éstas a lo largo de la propia simulación. Por último, se analizarán los resultados obtenidos para las corrientes suministradas tanto por el inversor como por la red
Análisis de un convertidor DC/DC destinado al almacenamiento híbrido de energía
No full textEn este Trabajo de Fin de Grado se han realizado tareas que suponen el diseño del convertidor electrónico de potencia que será empleado para estudiar la hibridación de sistemas de almacenamiento basados en baterías y supercondensadores para ser utilizados en sistemas de generación renovable híbridos conectados a redes aisladas o débiles. Un esquema de dichos sistemas de almacenamiento y generación se ha representado en la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.. Se enmarca dentro del código UNESCO 3306.02 Aplicaciones Eléctricas.
El sistema de almacenamiento híbrido consta de unas baterías y de un conjunto de supercondensadores. La ventaja de este tipo de almacenamiento frente a un almacenamiento convencional basado únicamente en baterías es que los supercondensadores absorben los picos de potencia amortiguando las oscilaciones de potencia generada renovable y alargan la vida de las baterías que no están diseñadas para soportar de manera continuada ciclos de carga y de descarga. Estas oscilaciones de potencia son típicas de las energías renovables, en especial de la energía eólica.
El objetivo o tarea principal de este proyecto es estudiar el modo de funcionamiento óptimo de un convertidor DC/DC bidireccional que permita la descarga/carga del sistema de almacenamiento y, a continuación, estudiar las pérdidas en dicho convertidor en base a un dispositivo real.
Se ha tomado como punto de partida el estudio del. convertidor DC/DC. En especial, los diferentes tipos de control del mismo y los distintos tipos de modos de funcionamiento: modo continuo, su límite a modo discontinuo, el modo discontinuo y su relación con el valor de la inductancia crítica. Se ha expuesto el funcionamiento del convertidor DC/DC elevador, el reductor, el reductor-elevador y por último el convertidor DC-DC bidireccional. Centrándose en este último se han estudiado y calculado teóricamente los elementos de potencia del convertidor (inductancia y condensador) para reducir el rizado de la corriente que circula por el sistema de almacenamiento, trabajando el convertidor en un modo de funcionamiento u otro: continuo o discontinuo.
A continuación, se han estudiado las posibles topologías del convertidor DC/DC bidireccional empleando la herramienta Simulink de MATLAB. Dentro de esta tarea se ha desarrollado un modelo que permite la simulación del comportamiento de un convertidor DC/DC bidireccional con interleaving de tres ramas para reducir el rizado de la corriente que circula por los sistemas de almacenamiento. Asimismo, se analizan los resultados de simulación empleado un postprocesado en MATLAB de la configuración de elementos propuesta analizando la transformada de Fourier y comparándose la amplitud y la cantidad de armónicos de la corriente que circula por los sistemas de almacenamiento.
Posteriormente, se ha trabajado en el diseño y cálculo de pérdidas del convertidor. Para ello se ha empleado la herramienta SemiSel del fabricante de elementos de potencia SEMIKRON. Dicha herramienta proporciona una lista de módulos que se adaptan a unos parámetros introducidos por el usuario y posteriormente tanto los elementos de potencia (IGBTs) como los disipadores y elementos de refrigeración necesarios para el convertidor. Se ha seguido el proceso de selección y dimensionado del convertidor empleando SemiSel, definiendo una solución de elementos comerciales, cumpliendo con las especificaciones técnicas (térmicas, geométricas y eléctricas), para la construcción del convertidor. Se han analizado distintas combinaciones de convertidor y disipador de la lista de dispositivos propuestos hasta hallar una configuración válida.
Por último, se ha concluido el proyecto calculando las pérdidas del convertidor propuesto empleado la herramienta de cálculo de pérdidas que tiene el programa SemiSel. Asimismo, se ha realizado un análisis de sensibilidad calculando la evolución de las pérdidas del convertidor propuesto en función de los parámetros de funcionamiento del convertidor. En concreto se ha estudiado las pérdidas en los diodos y en los IGBT en función del ratio de tiempo de conducción del diodo de libre circulación, un parámetro que permite regular el modo de conducción.
La metodología presentada en este trabajo pretende diseñar un convertidor electrónico, seleccionando los semiconductores más adecuados, el modo de operación más conveniente y el cálculo de las pérdidas, todo ello para una aplicación determinada
Estudio de perturbaciones en redes eléctricas débiles producidas por generación de energía undimotriz
Get PDFEl presente TFG persigue el objetivo de realizar un estudio de las perturbaciones producidas al alimentar una red eléctrica débil con potencias oscilantes generadas en un parque undimotriz, y consta de varias partes.
En primer lugar se presenta una breve descripción de la situación actual de la energía marina, sus tipos, sus potenciales y su importancia y desarrollo en nuestros días. En particular, se centra en la energía undimotriz, cómo se produce este tipo de energía, cómo la podemos aprovechar, qué parámetros definen un oleaje, etc.
A continuación, se presenta el modelo físico de los captadores de energía que extraen la energía de las olas y generan potencia eléctrica. Basado en él, se realiza un modelo de Simulink que incluye un modelo generador de oleaje a partir de sus parámetros característicos. Este modelo de Simulink se utiliza para realizar un estudio de los parámetros óptimos de los captadores de energía, para maximizar la potencia eléctrica generada por los mismos.
Por otro lado, se presenta un modelo de red débil basada en la red de la Isla de La Palma (Islas Canarias). De la red real se han mantenido sus tensiones, consumos y la disposición geográfica de sus elementos principales, a saber generadores, transformadores y líneas. Sin embargo, la modelización de estos elementos está considerablemente simplificada. Una vez que se consigue que el modelo de red converja, se realiza el flujo de cargas y se procede a simular su funcionamiento.
Después, se presenta un modelo de parque undimotriz, el cual, para una disposición de los captadores de energía dada, simula su funcionamiento durante 12.000 segundos y guarda el perfil de potencia activa generada. Esta potencia se inyectará posteriormente en la red débil anterior.
Por otro lado, se presenta la importancia de los códigos de red, llamados “Grid Codes”, y se muestran los límites legales en España. Además, con la finalidad de medir la frecuencia de la tensión en un nudo de la red, se diseña un medidor de frecuencia basado en un artículo, el cual funciona dentro de dichos límites legales. Este medidor de frecuencia se utilizará en las simulaciones del modelo integrado para estudiar las oscilaciones de frecuencia.
A continuación se inyecta la potencia activa generada en el parque undimotriz en 18 casos distintos: para unos mismos parámetros de oleaje se estudian tres direcciones del mismo diferentes, y para cada una de ellas se estudian seis disposiciones de los captadores diferentes.
Por último, se lleva a cabo un estudio de los resultados de las simulaciones realizadas y se sacan conclusiones del mismo
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