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Alumno

Rafael de Jesús Hernández Hernández

   »  Generación: Septiembre2013
   »  Grado: Maestría en Ingenieria Electrica
   »  Asesor: Víctor Manuel Cárdenas Galindo
   »  Línea de Investigación: Control Automático
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NOMBRE DE TESIS
Desarrollo de un Inversor Fuente de Corriente Interconectado a la Red para Sistemas de Almacenamiento de Energía

RESUMEN:

En diversas aplicaciones es común emplear convertidores de electrónica de potencia para acoplar sistemas de corriente directa (CD) a sistemas de corriente alterna (CA). Los inversores alimentados en corriente (CSC) son equipos de conversión CD/CA que forman parte de numerosas aplicaciones industriales. En últimas fechas también se ha explorado su aplicación en sistemas de almacenamiento de energía basados en bobinas superconductoras, mismos que presentan una alternativa como sistemas para almacenar energía de la red eléctrica en forma de campos electromagnéticos. Los estudios y desarrollos actuales en materiales superconductores han dado como resultado bobinas superconductoras, donde el incremento en las condiciones de temperatura para mantener la superconductividad implican un menor gasto en el sistema refrigerante. Lo anterior se refleja en una mejora sustancial, por lo que estos sistemas se perfilan como una forma viable de almacenamiento de energía. Para acoplar estos sistemas con la red eléctrica, se requiere un convertidor que pueda operar junto al sistema de almacenamiento como son los convertidores fuente de tensión o de corriente. El objetivo de este trabajo consiste en el estudio del convertidor fuente de corriente para el acoplo de sistemas de almacenamiento de energía basados en bobinas superconductoras. El trabajo presenta, desarrolla y analiza una topología de convertidor monofásico con capacidad de flujo bidireccional de energía. Como parte del estudio se desarrolla el análisis del convertidor y su conexión al sistema de almacenamiento de energía; se muestran las restricciones operativas del sistema como son los estados permitidos en los interruptores de potencia, el perfil de carga suave del sistema de almacenamiento y la energía remanente en el mismo. Como resultado del análisis se obtiene el modelo matemático del sistema y se deducen las condiciones para el dimensionamiento de los elementos pasivos que componen al convertidor. Se desarrollan estrategias de control, seleccionándose linealización entrada-salida y control basado en pasividad, las cuales explotan las propiedades que presenta el sistema y presentan una estructura que facilita su implementación. Para validar el desarrollo de la investigación se presentan los resultados tanto en simulación como experimentales en lazo cerrado. Se desarrolla un prototipo con una sistema de control basado en pasividad. Los resultados se muestran a una potencia de 500 W, 127 V, 60 Hz, lo que valida el concepto del convertidor CSC conectado a una carga que debe ser alimentada en CA. El prototipo opera en lazo cerrado con un valor de distorsión en la tensión de la carga inferior al 2%; el control logra operar incluso cuando el convertidor tiene como entrada un corriente no regulada y con un valor de rizo significativo. Este trabajo de investigación se desarrolló en el Laboratorio de Calidad de Energía y Control de Motores de la Facultad de Ingeniería, en la Universidad Autónoma de San Luis Ptososí, en el marco del proyecto CONACYT "Desarrollo de Microinversores Modulares para Integración de Sistemas Fotovoltaicos de Alta Eficiencia en Sistemas Eléctricos", No. 215844.