Maestría en Ingeniería Eléctrica

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Browsing Maestría en Ingeniería Eléctrica by browse.metadata.advisor "Mantilla Villalobos, María Alejandra"

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    Control centralizado para una microrred aislada basado en el aprovechamiento de recursos renovables
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Forero Ordóñez, Fabián Leonardo; Mantilla Villalobos, María Alejandra; Alzate Castaño, Ricardo; Rey López, Juan Manuel; Mojica Navas, Eduardo Alirio
    El presente trabajo de investigación presenta el diseño e implementación de un prototipo experimen[1]tal a nivel de laboratorio de una estrategia para la gestión de recursos energéticos en una microrred AC aislada de baja potencia, que hace uso de fuentes renovables compuestas por un sistema solar fotovoltaico, un generador de inducción auto excitado inspirando en el aprovechamiento del recurso hidráulico a baja escala y una planta a gasolina que corresponderá con la fuente de tensión de refe[1]rencia. Inicialmente, el trabajo aborda una revisión conceptual acerca del control de las unidades de generación renovables en donde se realizará una propuesta para el control del punto de potencia de las unidades renovables y se abordará el problema de reparto de potencias en un nivel conceptual a través de esquemas de control centralizado. Posteriormente, se establece una estrategia de sincro[1]nización para la implementación de una estructura jerárquica de control para gobernar la asignación de proporciones de generación, considerando una carga de alrededor de 1.5 kW correspondiente con el consumo promedio de viviendas rurales. Finalmente, se presenta la caracterización experi[1]mental individual y la operación bajo las estrategias de gestión diseñadas y propuestas validar una estrategia de gestión para la operación sobre el prototipo experimental.
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    Control centralizado para una microrred aislada basado en el aprovechamiento de recursos renovables
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Forero Ordoñez, Fabian Leonardo; Alzate Castaño, Ricardo; Mantilla Villalobos, María Alejandra
    El presente trabajo de investigación presenta el diseño e implementación de un prototipo experimental a nivel de laboratorio de una estrategia para la gestión de recursos energéticos en una microrredAC aislada de baja potencia, que hace uso de fuentes renovables compuestas por un sistema solarfotovoltaico, un generador de inducción auto excitado inspirando en el aprovechamiento del recursohidráulico a baja escala y una planta a gasolina que corresponderá con la fuente de tensión de referencia. Inicialmente, el trabajo aborda una revisión conceptual acerca del control de las unidades degeneración renovables en donde se realizará una propuesta para el control del punto de potencia delas unidades renovables y se abordará el problema de reparto de potencias en un nivel conceptual através de esquemas de control centralizado. Posteriormente, se establece una estrategia de sincronización para la implementación de una estructura jerárquica de control para gobernar la asignaciónde proporciones de generación, considerando una carga de alrededor de 1.5 kW correspondientecon el consumo promedio de viviendas rurales. Finalmente, se presenta la caracterización experimental individual y la operación bajo las estrategias de gestión diseñadas y propuestas validar unaestrategia de gestión para la operación sobre el prototipo experimental.
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    Control flexible de corriente para sistemas fotovoltaicos con capacidad de operación ante hundimientos de tensión
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-11) Moreno Celis, Ingrid Johanna; Mantilla Villalobos, María Alejandra; Rey López, Juan Manuel; Rincón Adarme, David Javier; Ordóñez Plata, Gabriel; Petit Suárez, Johann Farith
    En condiciones de fallas de red, las capacidades operativas de los generadores distribuidos interconectados a la red mediante inversores, juegan un papel importante en la estabilidad y confiabilidad de los sistemas de potencia, principalmente cuando hay una alta penetración de fuentes distribuidas. De acuerdo con los requerimientos de códigos de red modernos, estos sistemas deben incluir la capacidad de soportar hundimientos de tensión (LVRT, por sus siglas en inglés), para permanecer conectados a la red y proveer servicios auxiliares. La inclusión de estas capacidades depende de la estrategia de control del inversor, la cual puede ser diseñada de acuerdo a funcionalidades, requerimientos y objetivos que quieran alcanzarse durante la falla. Para este propósito, las estrategias de control flexible utilizadas para generar la corriente de referencia del inversor son ampliamente consideradas, ya que permiten lograr distintos objetivos de control de acuerdo a los criterios del diseñador mediante la modificación de los parámetros de control. Por lo tanto, el correcto ajuste de estos parámetros es de vital importancia para lograr la operación deseada. En este contexto, este trabajo presenta el diseño de una estrategia de control flexible generalizada para proporcionar soporte a la red ante hundimientos de tensión, utilizando la máxima capacidad del inversor de potencia. La estrategia considera cuatro parámetros de control cuya variación resulta en diferentes capacidades de soporte a la red y operación. Una de las principales contribuciones de este trabajo de investigación es un algoritmo que permite estudiar la operación y comportamiento del sistema en función de la variación de los parámetros de control. De acuerdo con el análisis presentado, se puede priorizar una operación específica del inversor dentro de los límites establecidos por los códigos de red y garantizando el cumplimiento de restricciones operativas. Se presentan resultados de simulaciones realizadas en MATLAB del algoritmo propuesto, los cuales permiten analizar el comportamiento del sistema según la variación de los parámetros de control de la estrategia diseñada. Asimismo, mediante simulaciones del sistema de generación distribuida en MATLAB/Simulink se corroboró el correcto funcionamiento del inversor de potencia según los objetivos establecidos en la estrategia de control diseñada, ante la ocurrencia de hundimientos de tensión considerando diferentes casos de estudio. Por último, se realizó la implementación de la estrategia de control desarrollada en un prototipo experimental de laboratorio, y se verificó experimentalmente el funcionamiento del sistema para diferentes casos de operación seleccionados.
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    Diseño de un sistema de asistencia eléctrica para bicicletas de pedaleo asistido con frenado regenerativo
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-07) Olarte Ortiz, Óscar; Mantilla Villalobos, María Alejandra; Solano Martínez, Javier Enrique; Rey López, Juan Manuel; Petit Suárez, Johann Farith
    El presente trabajo de investigación presenta el diseño de un sistema de asistencia eléctrica (SAE) para bicicletas de pedaleo asistido (BPA), el cual utiliza un convertidor de potencia DC/DC controlado para el intercambio bidireccional de energía permitiendo el frenado regenerativo. El sistema de control del SAE cumple con la definición de la resolución 160 del 2 de febrero de 2017 del ministerio de transporte de Colombia -R160-2017-MTC; y además permite la selección de múltiples niveles de asistencia. En este trabajo se realiza la implementación mediante PLECS y MATLAB/Simulink, de un modelo de simulación electromecánico en representación energética macroscópica (EMR) de una BPA, a partir del cual se evalúa el convertidor DC/DC y el sistema de control mediante la variación de parámetros conocidos: la velocidad de la BPA y el torque proporcionado por el ciclista al pedalear. Asimismo, se adecuó un banco de pruebas experimentales el cual permite emular un escenario de operación de un SAE de una BPA con frenado regenerativo para un recorrido topográfico específico. Los resultados experimentales obtenidos en el banco de pruebas se compararon respecto a los de simulación del modelo electromecánico de la BPA, para el escenario de operación estudiado.
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    Diseño de una estrategia de mitigación de hundimientos de tensión en redes de distribución mediante sistemas fotovoltaicos
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-11-05) Esparza Aponte, Astrid Clarissa; Mantilla Villalobos, María Alejandra; Arrieta Paternina, Mario; Blanco Solano, Jairo; Miret Tomàs, Jaume; Petit Suárez, Johann Farith
    Los códigos de red han establecido nuevos requerimientos debido a la alta integración de unidades de generación distribuida para asegurar y controlar la operación de las redes de distribución. Uno de los requerimientos para la integración de estas unidades son las capacidades de Low Voltage Ride Through (LVRT), las cuales buscan que las unidades de generación distribuida brinden soporte a la red y que estas permanezcan conectadas ante condiciones de falla de corta duración. En este trabajo de investigación se realiza el diseño de una estrategia de mitigación de hundimientos de tensión en redes de distribución mediante sistemas fotovoltaicos (SFV) con capacidades que permiten cumplir con el requerimiento LVRT. La estrategia diseñada realiza un control independiente para cada fase según la variación de la amplitud de la tensión, por lo que puede ser implementada tanto para inversores trifásicos como monofásicos en SFV. El soporte de tensión logrado mediante el control propuesto depende únicamente de la potencia reactiva inyectada por el SFV a la red eléctrica, es decir, durante el hundimiento de tensión no se inyecta potencia activa, e incluso cuando el SFV no produce energía eléctrica, este podría soportar la red. Además, este trabajo analiza la operación de la red de distribución IEEE de 13 nodos considerando la inclusión de SFV trifásicos, bifásicos y monofásicos con capacidades de LVRT teniendo en cuenta el sistema de control diseñado. Los resultados permiten corroborar que la estrategia de mitigación permite realizar un soporte de tensión independiente por fase ante diferentes perturbaciones como sobrecargas y la ocurrencia de fallas simétricas y asimétricas. El presente trabajo de maestría fue desarrollado en el marco del proyecto de investigación titulado “Diseño de estrategias alternativas de operación y control para sistemas fotovoltaicos multifuncionales en redes de distribución con alta penetración de energías renovables” código 70416 adscrito al "Programa de Investigación en Tecnologías Emergentes para Microredes Eléctricas Inteligentes con Alta Penetración de Energías Renovables", contrato No. 80740-542-2020".