Modelo de simulación de un sistema fotovoltaico conectado a red, realizado con Matlab/Simulink/PLECS y basado en un inversor modular multinivel tipo “Bridge of Bridge”.

Entidad participante: University of Wisconsin-Madison (EEUU)

Descripción: Este proyecto se enmarca en el campo de la electrónica de potencia y las energías renovables, profundizando en un nuevo tipo de convertidor de potencia de tipo modulares y multinivel conocido como “Bridge of Bridge” (BoB). Se ha desarrollado un modelo complejo de simulación para un sistema de energía solar fotovoltaica, en el entorno de Matlab Simulink, con la herramienta PLECS para electrónica de potencia y circuitos eléctricos. El modelo ha sido desarrollado en etapas, para obtener finalmente un modelo completo de los componentes de un sistema fotovoltaico: el inversor y su control, el panel fotovoltaico y el seguidor de máxima potencia. El componente principal es el inversor tipo BoB, que permite realizar un sistema de alta tensión con el uso de semiconductores de potencia de menor tensión, limitando la densidad de corriente y, al mismo tiempo, permite sintetizar con facilidad formas de onda de alta calidad sin el uso de costosos elementos reactivos para filtrar armónicos.


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Principio de funcionamiento de un inversor BoB monofásico.

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Control jerárquico en tres niveles.

Resultados: El primer desafío fue la integración del circuito eléctrico del inversor y la etapa de control jerárquico diseñada en el plano dq-dc para constituir un modelo de conmutación del inversor. Este primer modelo de conmutación se integró a continuación con un modelo de panel fotovoltaico. Se han aportado soluciones para aumentar la velocidad de simulación y, finalmente, se ha propuesto un modelo medio que sustituye al modelo de conmutación. Una vez validado, este modelo se ha adoptado para estudiar la dinámica del sistema fotovoltaico completo. Para completar el modelo, se desarrolló e integró con éxito un algoritmo apropiado para el seguimiento del punto de máxima potencia que utiliza el rizado de corriente en el bus de continua del sistema.


Resultados obtenidos mediante simulación con el modelo de conmutación.

Resultados obtenidos mediante simulación con el modelo medio.

Prototipo de Convertidor de Rebasamiento para la Generación Eléctrica a partir de la Energía de las Olas.

Entidad participante: KTH Royal Institute of Technology (Suecia)

Descripción: En este Proyecto Fin de Carrera de los estudios de Ingeniero Industrial, especialidad Ingeniería Eléctrica, se ha diseñado, construido y ensayado un modelo a escala de un convertidor de olas del tipo de rebasamiento. En este tipo de convertidor, las olas suben por una rampa y llenan un depósito situado a una cierta altura sobre el nivel del mar. El agua almacenada en el depósito se descarga al mar, accionando un conjunto turbinas-generador acoplado a la red eléctrica. El sistema desarrollado se compone de un convertidor de energía de las olas, a escala de 1:100, un canal de ensayo y una máquina generadora de olas.


Esquema del modelo a escala: tanque de ensayo, generador de oleaje (Wave maker) y convertidor de energía de las olas. (WEC)

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Fotografía del sistema de ensayo en reposo.

Resultados: Con el sistema a escala construido, se han ensayado diferentes estados del mar, caracterizados por la altura y la frecuencia de las olas generadas. Como resultado de los ensayos, se ha determinado el comportamiento del convertidor de energía, en cuanto a potencia hidráulica y caudal, para diferentes configuraciones del mismo.


Resultados obtenidos: potencia hidráulica en función del periodo de ola y del ángulo de rampa.

Resultados obtenidos: potencia hidráulica en función de la altura y el periodo de ola

Prototipo para la emulación de una central undimotriz del tipo Columna Oscilante de Agua (OWC) con modelos de simulación de oleaje real.

Entidad participante: Departamento de Ingeniería Eléctrica. ETSII. UPM

Descripción: En este Trabajo de Fin de Máster, se desarrolló en el laboratorio un dispositivo experimental que reproduce el par en el eje de las turbina Wells utilizadas habitualmente en las centrales undimotrices basadas en columna oscilante de agua. Para ello se modelaron el oleaje en la central, la cámara y la turbina Wells y se programaron en un DSP. A su vez, el DSP utiliza el resultado de los modelos para controlar el chopper que regula un motor de c.c. Además, se realizó la inyección en la red de la potencia generada en la central simulada, utilizando un generador de imanes permanentes, un inversor trifásico controlado vectorialmente con un DSP y un transformador.


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Central undimotriz inaugurada en 2011 en Motrico (País vasco).

Esquema de una central undimotriz basada en columna oscilante agua.

Resultados obtenidos en el Laboratorio


Modelo de ola generado utilizando el espectro de Pierson-Moskowwitz.

Potencia activa inyectada en la red y potencia de referencia.

Análisis de estrategias de control para aerogeneradores con generador síncrono multipolar y convertidos de potencia plena (GSFC) para falicitar su participación en la regulación de tensión en redes débiles.

Entidad participante: Departamento de Ingeniería Eléctrica. ETSII. UPM

Descripción:

En este Proyecto Fin de Carrera de los estudios de Ingeniero Industrial, especialidad Ingeniería Eléctrica, se programaron estrategias de control de la conexión a red de un aerogenerador. El objetivo era lograr de cumplir con los requerimientos de conexión a red en el caso de perturbaciones en la red, establecido en el Procedimiento de Operación PO12.1. Se utilizó un prototipo experimental del laboratorio que reproduce con fidelidad el hardware real de control de un aerogenerador comercial.

El objetivo era que, durante un hueco de tensión en la red, el aerogenerador inyectara casi exclusivamente potencia reactiva y eliminando el aporte de potencia activa.
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Sistema aerogenerador utilizado en el laboratorio.

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a) Sistema de control del aerogenerador. b) DSP de control. c) Sensores de corriente y tensión.

Resultados obtenidos en el Laboratorio


Hueco de tensión provocado en la red.

Evolución de las potencias activa (P=0) y reactiva intercambiadas por el aerogenerador con la red durante el hueco (Q=-600Var).