Diseño y construcción de controladores de cargas y generadores para el laboratorio de energías renovables

DIRECTOR: Prof. Nicolás Toro García

FINANCIADOR: DIE - FIA - DIMA - UNAL

FECHAS

APROBACIÓN: 19 de septiembre de 2013 

INICIO: 15 de mayo de 2014

FINALIZACIÓN: 15 de febrero de 2015

RESUMEN

El objetivo del proyecto consiste en apoyar la iniciación del laboratorio de energías renovables mediante la construcción de los sistemas de control y de conexión-desconexión de un sistema de generación eléctrica de inducción, un sistema solar fotovoltaico y de un sistema de cargas eléctricas, componentes principales de las microrredes, por parte de los estudiantes del curso de Sistemas Dinámicos y Control. Los esquemas de control de los recursos integrados en la microrred están basados en las características de error de seguimiento en cada uno de los dispositivos individuales con el fin de operar toda la microrred de una manera estable durante condiciones de funcionamiento nominales, así como durante condiciones transitorias. Existen niveles jerárquicos de control utilizados en las tecnologías de microrredes modernas. El nivel superior es la unidad central que proporciona la gestión técnica y económica de la microrred. Otros niveles son el control de la carga y el control de la micro fuente. Casi todas las micro fuentes están conectados al sistema a través de convertidores electrónicos de potencia, que se utilizan para controlar la potencia activa y reactiva a nivel local. El control de carga se consigue mediante la aplicación de categorías de carga y controla las cargas más importantes en estas categorías. Los convertidores electrónicos de potencia se usan para la transformación eficiente y el uso racional de la energía eléctrica. Se estima que el 90% de la energía eléctrica es procesada por medio de convertidores de potencia antes de su uso final. Los convertidores suministran tensiones de salida con niveles y frecuencias adecuadas a la microrred y se pueden adaptar tanto a los cambios de carga como a los cambios en la generación. Para un análisis completo de la operación y configuración de los diferentes convertidores se puede consultar. Los diferentes tipos de mecanismos de control de los convertidores se pueden clasificar en: * Control PQ: Es el control para inyectar potencia activa y reactiva controlada para el sistema. * Regulación de frecuencia: se refiere a la regulación de la frecuencia de la red en el sistema de potencia. * Control V/f : controla tanto la magnitud como la frecuencia de la tensión del sistema. En años recientes se han realizado diferentes investigaciones sobre la estructura, el control y la implementación de redes inteligentes en laboratorios. El concepto de las microrredes ha sido ampliamente desarrollado e implementado en países como E.U. Japón, Canadá, Italia y Alemania. Ésta es una actividad pedagógica que busca incentivar a los estudiantes en algunos de los campos de la ingeniería eléctrica a través del trabajo práctico; adicionalmente, se desea crear un semillero de investigación en el área de la Electrónica Industrial aplicada a las redes inteligentes, en el que se indague por diferentes tipos de convertidores de potencia conmutados con diversas estrategias de control para el accionamiento de interruptores de potencia a base de semiconductores. Las funciones de conmutación, resultado de las estrategias de control aplicadas, se realizarán con sistemas embebidos (Microcontrolados) basados en la filosofía de "HARDWARE ABIERTO" y software con licencia GNU. Esta actividad finalizaría con la entrega de los sistemas instalados.