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Thesis CONTROL DUAL BASADO EN FCS-MPC Y EMPC CON ACCIÓN INTEGRAL APLICADO A UN CONVERTIDOR MULTINIVEL FLYING CAPACITOR(Universidad Técnica Federico Santa María, 2015) Rojas Barros, Cristian Omar; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA; LEZANA ILLESCA, PABLO ANDRES; JULIET AVILES, JORGE ANDRÉSEn las ´ultimas d´ecadas los convertidores de potencia han presentado mejoras constantes, tanto en la potencia m´axima que pueden manejar como en la calidad de la se˜nal de salida. Para aprovechar estos avances es esencial contar con una buena t´ecnica de control, dentro de las cuales el Control Predictivo basado en el Modelo (MPC, Model Predictive Control) ha tomado fuerza debido a su buena respuesta din´amica, simplicidad de implementaci ´on y manejo de no-linealidades, en comparaci´on con el esquema de Control Lineal. El control MPC depende fuertemente del modelo que se tenga de la planta, por lo que cualquier error que exista en los par´ametros se ver´a reflejado en las variables de salida. La estrategia MPC por Conjunto Finito de Actuaciones(FCS-MPC, Finite Control Set- Model Predictive Control) calcula las variables de salida a partir de las posibles actuaciones (dadas por los estados de los semiconductores qu´e componen al convertidor). As´ı por medio de una funci´on de costo, que depende de los errores cuadr´aticos, se elige cual actuaci´on aplicar. Este tipo de control tiene algunos inconvenientes en el dominio de la frecuencia, ya que el espectro se encuentra ampliamente esparcido debido a la conmutaci´on a frecuencia no uniforme de los semiconductores, existiendo la posibilidad de excitar resonancias no modeladas y afectar el uso de filtros que se quieran utilizar para disminuir el contenido arm´onico. Esta estrategia tiene el inconveniente de poseer error en estado estacionario no nulo, a pesar de que los par´ametros del sistema est´en bien ajustados. Lo m´as favorable de este control es la rapidez con la cual se llega a una vecindad cercana a la referencia. Otro tipo de MPC es el Control Predictivo Expl´ıcito basado en el Modelo (EMPC, Explicit Model Predictive Control), el cual calcula la actuaci´on que permite obtener la salida deseada y que es aplicada por medio de la modulaci´on de ancho de pulsos (PWM, Pulse-Width Modulation). El error en los par´ametros de la planta se ve reflejado en el estado estacionario, situaci´on que es m´as notoria que en el esquema FCS-MPC. Por otro lado, gracias a la modulaci´on, la se˜nal de salida posee un espectro bien definido y se tiene un control directo sobre la frecuencia de conmutaci´on de los semiconductores. Para solucionar el problema del error en estado estacionario se implementan observadores de estados, que compensan la diferencia existente. Es por esto que, en este trabajo, al control EMPC se le agrega el nombre de acci´on integral. Para poder combinar las mejores prestaciones de los dos esquemas ya mencionados, se propone un esquema de control dual, en el cual durante el estado transitorio act´ua el control FCS-MPC, para luego dar paso al EMPC con acci´on integral. De esta forma se tiene un control dual simple de implementar y que logra llevar las variables de salida a la referencia deseada en pocos ms. Para demostrar el correcto funcionamiento del esquema propuesto, se controlar´a un convertidor de potencia Flying Capacitor (FC) trif´asico de tres celdas de una potencia de 8 kW, el cual alimentar´a una carga est´atica R-L. Desde el punto de vista del control esta topolog´ıa es altamente exigente, debido a las no-linealidades (multiplicaci´on de estados por entradas en las ecuaciones del modelo) y restricciones presentes en el sistema, lo que demostrar´a que el esquema posee una gran robustez.Thesis CUANTIFICACIÓN DE LAS PÉRDIDAS TÉCNICAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA, PRODUCIDAS POR ARMÓNICOS EN UN ALIMENTADOR INDUSTRIAL DE LA RED ELÉCTRICA DE CHILQUINTA ENERGÍA S.A. UTILIZANDO EL MÉTODO WAVELET PACKET.(2017) Urrutia Quitral, Marcos Andrés; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM INGENIERÍA ELÉCTRICA; GACITUA ROCHA, LEONARDO; LEZANA ILLESCA, PABLO ANDRESEl presente trabajo desarrolla y propone un método para la cuantificación de las Pérdidas Técnicas de energía eléctrica, producidas por los armónicos que se encuentran en un alimentador industrial de la red eléctrica de la empresa comercializadora de energía eléctrica, Chilquinta Energía S.A., utilizando para ello el método Wavelet Packet [4], con el objetivo de estimar el costo económico que este fenómeno tiene para la empresa, en un período de tiempo determinado, estableciendo un parámetro hasta ahora no abordado, con la finalidad de en un futuro cercano, analizar en función a una base de datos, las medidas técnicas y económicas óptimas vinculadas con la reducción de pérdidas técnicas producidas por armónicos.En particular, inicialmente se presenta a la empresa Chilquinta Energía S.A continuando con el marco teórico de este trabajo y la descripción el método Wavelet Packet. Para validar el análisis utilizando el método Wavelet Packet, se compara con los resultados obtenidos con el análisis de Fourier para seis señales de valores conocidos utilizando el programa Matlab. Posteriormente se procede a calcular las pérdidas obtenidas por armónicos en un período de tiempo determinado, utilizando el método Wavelet Packet. Estos resultados son analizados y se comparan con los resultados obtenidos con el análisis de Fourier.Este trabajo concluye con la validación del método Wavelet Packet y la equivalencia de este con el método de Fourier en lo que a cálculo de pérdidas por armónicas se refiere, pero con la ventaja de que el método Wavelet Packet permite la caracterización temporal y frecuencial de las señales de tensión y corriente con un menor esfuerzo computacional de cálculo. En base a los resultados se demuestra una importante presencia del quinto armónico de corriente, que produce una pérdida promedio de energía del 0,11% en media tensión, con un factor de distorsión armónico superior al 7%.Para finalizar, se estima que el costo económico anual mínimo que las pérdidas por armónicos representan para CHQE en media tensión es de CLP$ 600.000 aproximadamente y se plantean recomendaciones y estudios futuros basados en este trabajo.Thesis DIMENSIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES DE POTENCIA DE UN INVERSOR MULTINIVEL DE MEDIA TENSIÓN(Universidad Técnica Federico Santa María, 2016) Ladisla Bohn, Cristián Ignacio; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA; LEZANA ILLESCA, PABLO ANDRES; JULIET AVILES, JORGE ANDRÉSEn este documento se elabora una metodología que permite dimensionar adecuadamente los componentes de potencia que forman parte de un inversor eléctrico multinivel tipo fuente de tensión (VSI). Dichos componentes son: los semiconductores, los condensadores y el transformador del equipo. Este análisis se desarrolla para cuatro topologías de inversor distintas: Cascaded Multicell, Flying Capacitor, Neutral Point Clamped y Neutral Point Piloted. Los resultados obtenidos son contrastados con simulaciones para determinar su validez y precisión. Queda a elección del lector la implementación de factores de seguridad al seleccionar los dispositivos. El capítulo 3 está dedicado a proporcionar información acerca del sistema analizado, el método desarrollado y las consideraciones hechas al aplicarlo. El sistema completo se divide en tres partes: el subsistema de alimentación, el DC-link y el subsistema de salida. El primero se compone de la red eléctrica, el transformador y el (los) condensador(es), mientras que el último, del inversor y la carga. Por su parte, el DC-link hace la unión entre ambos subsistemas. Para cada una de estas partes se detalla la función que cumplen y se introduce el modelo utilizado para realizar su análisis. Luego se hace una presentación de los componentes a dimensionar, sus distintas tecnologías y las cantidades que deben conocerse a la hora de seleccionarlos. Posteriormente, se introducen el método desarrollado y el enfoque utilizado para realizar el análisis del sistema. Este capítulo finaliza haciendo mención a los criterios de diseño que deben tenerse en consideración a la hora de diseñar un inversor. En los capítulos 4 y 5 se analiza el funcionamiento de los subsistemas de alimentación y de salida, respectivamente. Como resultado, se obtienen expresiones que describen el comportamiento de las cantidades relacionadas con el dimensionamiento de componentes en función del punto de operación del sistema. Ambos estudios son realizados de manera general, lo que permite utilizar los resultados para distintos niveles de tensión y potencia del sistema completo. El capítulo 6 expone en detalle los pasos del método de dimensionamiento y muestra ejemplos de su aplicación para las topologías consideradas. En cada uno de ellos se contrastan los resultados obtenidos con simulaciones. Finalmente, el capítulo 7 muestra las conclusiones realizadas una vez desarrollado el análisis expuesto en este documento.Thesis SISTEMA DE INFORMACIÓN EN TIEMPO REAL DE UNIDAD TURBOGENERADORA DE PLANTA DE ACIDO MEJILLONES(Universidad Técnica Federico Santa María, 2016) MELO MELO, ALEJANDRO IVÁN; MELO MELO, ALEJANDRO IVÁN; Universidad Tecnica Federico Santa Maria UTFSM DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA; JULIET AVILES, JORGE ANDRÉS; LEZANA ILLESCA, PABLO ANDRESThe acid plant of Noracid S.A. is located in Mejillones and it is beginning operation. The plant will produce 9% of the national acid market. It has a power plant with a 26 MW turbo generator unit. 8 MW will be used in the process plant and the remaining 18MW will be injected into the SING (Great North Interconnected System). In agree with the NTSyCS Norm (Norm of the Technical Standard for Security and Quality of Electrical Service), each coordinated company shall communicate and transmit in real time to the SITR (System of information in real time) in the CDC (Load Dispatch Center) all necessary information in real time for the appropriated operation of the SING. The transmitting data system shall be composed of all hardware and software necessary for carry out the surveillance and coordination in real time operation. This thesis, therefore, is the development of a solution that allows to Noracid S.A. to have a system for compiling the necessary information from the different parts of the plant and be able to deliver it as required of the norm, also integrate data in his own SCADA system for record and classify this information. This thesis develops the main technical aspects required for the development of the Real Time Information System (SITR). Specific points to be addressed contemplate the definition of: equipment, communications, architecture and signal specifications.
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