Archive for the ‘inversor eléctrico’ Category
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Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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Estimados lectores, éstas son las diapositivas de la ponencia que daré el día jueves 19 de noviembre del 2015 en la Universidad Nacional San Agustín de Arequipa como parte de las actividades del XXII Simposio Peruano de Energía Solar que se está realizando desde del 17 al 21 de Noviembre en Arequipa – Perú. Quedan todos invitados, igualmente bienvenidas sus preguntas, opiniones, sugerencias y el hacer cooperación académica o conversar sobre asuntos laborales. Arequipa está cerca de Bolivia y Chile.
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La generación de electricidad a partir de una energía primaria cambiante, genera grandes variaciones a la salida, para lo cual se usa electrónica de potencia para adecuarla. Aún así, por el mismo funcionamiento de la electrónica de potencia y la señal eléctrica que manipula, la señal de salida presenta armónicos y que en el caso de Dinamarca han fijado los límites de cada armónico según su orden (ver figura). Los efectos se conocen de cada uno de los armónicos. Asumo que han sido evaluados, simulados y testeados en laboratorio. Interesante tema de investigación es por ejemplo que se modele una turbina y luego se simule todo el sistema eólico, y ver la influencia en el sistema la presencia de un armónico en específico, partiendo por el más básico: el tercero (que no está en la figura), e ir incrementado el orden y ver sus efectos, en algunos casos los modelos tendrán que ser sólo ecuaciones unidimensionales, en otras ya será necesario 2D y 3D, todas ellas a determinar su comportamiento en el tiempo. Obvio si es con un lenguaje de programación de alto nivel y universal como Matlab/Simulink… sería muy interesante.
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Será una conferencia en la que podré hablar de lo que son las energías renovables, sus diferentes tecnologías, modelamiento y simulaciones de turbinas eólicas, paneles solares, baterías, concentradores cilíndricos parabólicos, turbinas submarinas, unidades de control de potencia y corriente, despacho, entre otras cosas. Luego la generación distribuida y las microredes, en la que hay diferentes modelos computacionales que se he hecho en Matlab/Simulink a mostrarles. Conversaremos de la importancia de las renovables y el reto que nos asume el poder conocer, comprender y aportar a este campo de la ingeniería con mucho interés en la industria. Experiencias tanto en Perú como en pasantías en el exterior serán compartidas en una reunión de aproximadamente dos horas y que con gusto estaré apto para responder preguntar e iniciar cooperación académica sea con las universidades o empresas. Sean bienvenidos a la Universidad Nacional de Ingeniería en Lima – PERU a quienes nos visiten de provincia y del exterior. La conferencia es libre y pueden asistir estudiantes, profesionales y público en general de cualquier instituto, universidad, centro de investigación y ciudad. Hay un enlace de inscripción y también para quienes deseen una certificación. Los costos de certificación serán para fortalecer las actividades de la Rama IEEE PES UNI con quienes tengo el agrado de que hayan organizado esta conferencia. Les esperamos !!
Jorge MIREZ
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Estimados lectores… Recogo la información y se las muestro. Esta figura se puede visualizar como será en un futuro la distribución de la electricidad en la que el sistema está cargada o tiene conectados muchos o varias independientes arquitecturas de distribución en corriente continua DC. Valores de 280 Vdc en casas, centros comerciales, datas centers entre otros… pues no estaría mal, además la DC es menos propagación de ondas electromagneticas en el entorno y hay muchas ventajas de la DC frente a la AC. Claro, asumo que alguien recordará a Tesla y su energía free for all, pero hasta lo que se ve, la idea es la misma, la de mantener el mercado electroenergético mediante la compra de electricidad, cambio de repuestos/máquinas, etc… lo mismo de ahora pero en DC, con un pequeño aliciente, en aquellos países que se permita, podrán ser con una inversión, autogeneradores mediante turbinas de viento o paneles solares fotovoltaicos o etc.. pero las reglas de juego al menos a lo que se ve, siempre serán a favor de las empresas públicas o privadas de electricidad… el mercado tiene que sobrevivir, ese es el mensaje. Por lo tanto, si miran bien esta figura, verán que hay mucho por investigar, desarrollar, innovar… Ánimos que si lo pueden hacer en laboratorio excelente !! si no lo pueden, pues están las herramientas de modelamiento y simulación.. Saludos cordiales.
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Las turbinas de gas poseen un eje que gira a bastantes RPM (una referencia es 100,000 RPM sin embargo hay un amplio rango dependiendo de calidad, fabricante, procedencia, etc.), por lo tanto, esa energía cinética que es resultado de capturar parte de la energía química liberada por la combustión del gas en las cámaras de combustión, necesita de un generador de alta velocidad para la siguiente etapa del proceso que es transformarla en energía eléctrica. Queda entonces luego acomodar la señal eléctrica a lo que el sistema eléctrico a conectarse utiliza, por ello, primero se rectifica, se lleva a un enlace en corriente directa (link dc) y luego a un inversor eléctrico que lo lleva a energía eléctrica en su forma alterna sea monofásica o trifásica (como se indica en la figura)… Por cierto, estos sistemas ya desarrollados vienen encapsulados en diferentes capacidades nominales 5 kW, 10 kW, etc.
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Hola a todos, espero que les sirva cada post del presente Blog. En la figura se observa dos formas de conexión eléctrica de una fuente de almacenamiento a una micro-fuente en una microred. La primera es una configuración sin regulación del flujo de corriente en DC, es decir, se carga y descarga según el voltaje que se presente en tiempo real sin que algún elemento tome acción de control. El segundo esquema (el de la derecha) es una configuración con el bus de DC regulable, es decir, hay un monitoreo y control por medio de un convertidor dc/dc de la carga y descarga de la batería, de esta manera se optimiza y hace un mejor uso de la energía eléctrica, dado que este sistema está integrado con otros equipos sean cargas o microfuentes como parte de una microred o una multi-microgrid. Bus DC que cada vez va tomando importancia dentro de los sistemas eléctricos dado que va enlazado funcionalmente con la persencia de equipos de electrónica de potencia.
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Bien pues, algo que no es mi fuerte pero que de todas maneras es parte importante dentro de los diferentes equipos que ahora se utilizan en las energías renovables. Es el diagrama esquemático de un inversor. Los hay de diferentes tecnologías en materiales y marcas y modelos, pero este es un esquema bastante usual en los mismos. Quienes estudian electrónica de potencia deberían hacer al menos uno durante su carrera de pregrado dado que en el corto plazo van a ser tan tan utilizados y comunes como un teléfono celular. Esta la parte que hace los pulsos y el PWM, el filtrado y la conversión de voltaje. En esto del filtrado se escoge adecuadamente los elementos de filtro de tal manera que no se propaguen armónicos ni ruido en el sistema. También hay simulaciones de dichos elementos, en Matlab y en otros softwares… todo ello es bueno e interesante, sin embargo, una adecuada comprensión de como funciona es útil para el diario vivir de un ingeniero…
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- DERs grid-forming: Estas unidades son la columna vertebral de las microgrids. Siendo responsable de mantener estable las condiciones del sistema de potencia, estas unidades constantemente hacen control de frecuencia y voltaje tener a tono los sistemas de generación y la demanda. Estas unidades pueden ser convencionales generadores síncronos o Inversores de Fuente de Voltaje (VSI) con almacenamiento de baterías.
- DERs grid-supporting: Unidades controlables (despachables) los cuales son dependientes del voltaje y frecuencia del bus. Estas unidades pueden ser de almacenamiento (volantes de inercia, baterías, almacenamiento térmico) o generadores cuyos principal recursos son despachables (celdas de combustible, micro turbinas, etc).
- DERs grid-following: Generadores no controlables. Estas unidades son frecuentemente diseñados para maximizar su salida por medio de Seguidores de Punto de Máxima Potencia (MPPT). Ellos no realizan control de frecuencia y voltaje en su PCC, en su lugar, ellos “siguen” la señal de voltaje y frecuencia y actúan como una fuente de corriente. La principal guía para esta estrategia de control es la incertidumbre de la fuente de energía primaria de estas tecnologías. Algunos ejemplos son las celdas fotovoltaicas y las pequeñas turbinas eólicas.
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Estos tipos de generadores usan la conmutación de los convertidores de electrónica de potencia para transformar la energía almacenada o en tránsito. Las eficiencias de estos dispositivos están en el rango de entre 90 % y 98 % dependiendo de la tecnología usada y condiciones de operación. Comunes aplicaciones son para almacenamiento de baterías, inversores fotovoltaicos o dondequiera una conversión de potencia es necesario. La figura muestra la general estructura de un inversor electrónico de potencia híbrido conectado a una microgrid…
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La figura se muestra una curva de eficiencia del funcionamiento de un inversor monofásico de 10 kW de capacidad nominal. Vemos que hay una reducción en la eficiencia a baja capacidad. Una visión que es parecida a los de las máquinas de combustión interna y similares que cuando funcionan a baja capacidad se empeoran sus características de funcionamiento. Es la modernidad de que cada inversor cuente con un dataloger de almacenamiento de datos interno de al menos tres meses para que el usuario pueda ver como ha sido el funcionamiento del inversor. Tres meses que son aproximadamente la época de invierno crudo en Norteamérica y Europa extremo en que desplazarse puede ser difícil. Eso es lo mínimo puesto que una conexión a PC remota y otras cosas más modernas son posibles ahora.
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Se muestra en la figura un inversor monofásico, con varias entradas monofásicas provenientes desde módulos (paneles) solares fotovoltaicos. El equipo cuenta adicionalmente con protecciones de: polarización inversa, sobretensiones en la entrada y la salida mediante descargadores tipo 3, cortocircuitos y sobrecargas en la salida, fallo del aislamiento, anti-isla con desconexión automática, que es lo mínimo a solicitarse para una instalación.
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Este sistema suministra energía complementaria en el mismo lugar de consumo de energía. Es lo usual que se puede ver en muchas aplicaciones, en el que el inversor hace seguimiento de la onda senoidal que ingresa desde la red eléctrica externa a través del transformador. Los requerimientos de calidad de energía son locales e idealmente no habría alguna desconexión de la red externa
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La figura muestra los detalles de cada fuente. La potencia es proveída por una fuente de voltaje DC. Este suministro es una excelente emulación de un sistema de microturbina o celdas de combustibles con almacenamiento sobre el bus DC. En los terminales AC del inversor hay un filtro LC para atrapar los componentes en la frecuencia de switching (suitcheo). El tamaño del transformador e inductor son dimensionados para asegurar que el ángulo de voltaje a través de la inductancia es 10° a potencia nominal. El control es digitalmente implementado en un DSP (Procesador Digital de Señales) para manejar el comportamiento del inversor. La medición del flujo de corriente es usado en la opción de control de flujo de alimentador. Notar que la medición de la corriente inyectada por la unidad es necesario también durante el control de flujo de alimentador dado que ello es usado para calcular la potencia reactiva Q y la potencia activa P para cumplir sus límites.
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«El Dr. Norrby comentó a los estudiantes de nuestro campus que para algún día ser Premios Nobel, no deben olvidar seis ingredientes fundamentales: mucha curiosidad por explicar ciertos fenómenos, una educación de base sólida, un buen mentor [alguien que te clarifique el camino y esté al tanto de lo que sucede en el mundo, de la importancia de tal o cual investigación en beneficio de la humanidad… tan importante es tener un buen mentor], un lugar donde se esté desarrollando ciencia de buen nivel, experimentos fuera de serie que rompan paradigmas en una rama que los intrigue y, sobre todo, una forma de pensar poco convencional».
Estimados (gentlement) lo comparto porque lo veo importante… muy importante lo diría si uno se fija en lo que sugiere el entrevistado y la realidad universitaria.
Fuente: http://www2.ccm.itesm.mx/sites/ccm.itesm.mx.talentotec/files/historico/talentotec055.pdf
Dr. Jorge Luis Mírez Tarrillo
Group of Mathematical Modeling and Numerical Simulation (GMMNS).
Universidad Nacional de Ingeniería. Lima, Perú.
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Hello estimados lectores. Esta microgrid si que está muy bonita 🙂 … No hay nada que hacer que quienes lo han diseñado y lo vienen estudiando, lo han hecho con el mejor gusto de ingeniería. Contiene muchos elementos que en un futuro próximo son potencialmente usados masivamente. Los sistemas de electrónica de potencia se hacen cada vez mas interesantes. surge la idea de que si es necesario que todo tenga que ser «electrónica de potencia», supongo que durante las investigaciones y desarrollo del equipamiento cosas nuevas se podrán determinar de tal manera que esto también sea un sistema que sea robusto ante fuertes pulsos electromagnéticos, ciber-seguridad, entre otros. No podemos ser «modernos» con tan sólo el criterio de que lo «electrónico» es lo moderno, hay que rescatar aquellas técnicas y elementos robustos del pasado que pueden brindar una muy alta fiabilidad. El bus de DC implica muchas aplicaciones tanto en el sector rural, industrial, comercial, residencial y hasta en cuestiones de emergencia, militar y en el sector aero-espacial (este último muy interesante para mí según mi experiencia en Mars Desert Research Station Crew 140 – Crew 141 [April – May 2014]).
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Creo que es una de las figuras que mejor representa la tendencia hacia lo que deben ser las microredes de energía, hecho por Pika Energy y que la comparto en un 100 %. Puedo tener diferentes formas de generación de electricidad, las cuales las puedo convertir en modo dc las que sean necesarias y por lo tanto, con el modo de transmisión en DC me permite muchas ventajas que la forma AC resultaría difícil e incluso costosa y con mucha requerimiento de equipo especializado tanto en máquinas como en personas. Pero si la forma de interconexión hacia los usuarios es un punto a debatir, considero que hasta la casa debe ir una alimentación en DC, interiormente debe tener su inversor. En cuanto a la conección con la red eléctrica externa, esta debe ser con un inversor de alta potencia necesaria para inyectar todo el sobrante a la red. En todo ello, numerosas simulaciones con análisis imaginarios y de campo son necesarios para ello.
NOTA: Dado que en mi país no tengo las instalaciones necesarias para hacer experimentación, sólo simulaciones en mi computadora personal, hago un llamado a profesionales, investigadores, estudiantes y universidades para poder trabajar en conjunto esta temática y así yo pueda concluir mi tesis doctoral con dos publicaciones internacionales incluido. Gracias a quien escriba a jorgemirez2002@gmail.com
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Muchas gracias a todos los visitantes del presente blog… este mes de febrero marcaron nuevo record de visitas, el más alto hasta el momento. Grato compartir con Uds. los temas del blog, favor difundirlo y también gracias a todos aquellos que me escriben pidiendo orientación, información, revisión de sus trabajos, asesoría. Tienen ahi el email y la dirección postal en caso necesario.
Gracias también a todos aquellos que escriben pidiendo orientación, que revise sus trabajos, asesoría, etc… favor difundan el blog y os espero sirva a estudiantes y profesionales.
Gracias nuevamente por las visitas y queda seguir el compromiso de implementar con más el blog… Best regards
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Datos Generales
Good day. My full name is Jorge Luis MIREZ TARRILLO.
I am Peruvian and live in Lima, capital of Perú in South America.I am Mechanical Electrical Engineering, MSc Physics and Dr. Physics (title doctoral thesis: Control, Optimization, and Management of Microgrid Current Direct)
Too, actually job as Principal Professor in Faculty of Oil, Gas and Petrochemical Engineering of Universidad Nacional de Ingeniería (National University of Engineering) in Lima – PERU (Courses: Modern Physics, Differential Equations and Research's Methodology)
My subjects of my interest are control, signal processing, optimization, simulation, biomedical research, smart grid, microgrid, water.
I have experience in Matlab/Simulink programming, biomedical equipment, electrical systems, renewable energies, microgrids, saturated steam systems 100 psi and organizing academic events.
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