Estudio teórico práctico de los convertidores eléctricos y sistemas fotovoltaicos

Resumen: cada vez son más notables las consecuencias producidas por el cambio climático, y la ciencia ha constatado el hecho de que los humanos son los principales causantes de ello. En este sentido, la emisión de gases de efecto invernadero especialmente dióxido de carbono, CO2, es la principal causa del aumento global en las temperaturas, donde el sector de la energía es responsable del 78% de los gases contaminantes enviados a la atmosfera en la Unión Europea [1]. Por esta razón, la investigación y desarrollo continuado de convertidores eléctricos más eficientes, y fuentes de energía menos contaminantes y por lo tanto más favorables para el medio ambiente debe ser uno de los principales compromisos del siglo XXI. Una de estas fuentes de energía y de la que trata este trabajo de fin de grado es la energía solar fotovoltaica y su conversión a otras formas de electricidad mediante convertidores eléctricos. El objetivo principal de este trabajo de fin de grado, es enseñar al lector los conocimientos necesarios para que pueda desarrollar un sistema completo de energía solar fotovoltaica por sí mismo, y cualquier otro conjunto de convertidores eléctricos. Por ello, para comenzar, se estudiarán los conceptos acerca del funcionamiento de los paneles fotovoltaicos y el estudio de su punto de máxima potencia MPPT. Después se estudiarán a fondo los convertidores eléctricos, haciendo hincapié en el modelo matemático de los diferentes tipos y distribuciones, también se incluirán los transformadores ya que todos juntos forman la base para la transformación y el transporte de electricidad. Tras adquirir estos conocimientos, se propone un proceso completo de selección de todos los componentes que componen un sistema de generación eléctrica fotovoltaica. Por último, se explicarán los diseños y montajes de varios convertidores eléctricos, entre ellos, un prototipo y maqueta a pequeña escala de un sistema solar fotovoltaico con todos los convertidores eléctricos necesarios para transformar los 12 V DC del panel solar en 230 V AC. La idea es que de estos 230 V AC, volver a transformar la energía de forma que sea variable para poder utilizarla en diferentes aplicaciones; por ello, se han desarrollado dos variantes, una fuente de alimentación DC de laboratorio que entrega hasta 30 V y 3.5 A variables, y un regulador de tensión alterna AC-AC que es capaz de regular hasta una potencia de 3.6 kW. De forma que así, de la energía obtenida de un panel solar, tras un proceso de trasformación, se disponga de salidas AC y DC regulables.Abstract: the consequences produced by climate change are becoming more noticeable each year, and science has confirmed the fact that humans are the main cause of this. Moreover, the emission of greenhouse gases, especially carbon dioxide, CO2, is the main cause of the global increase in temperatures, where the energy sector is responsible for 78% of the polluting gases sent to the atmosphere in the European Union [1]. For this reason, the research and continuous development of more efficient electrical converters and sources of renewable energy that are less polluting and therefore more favorable for the environment, should be one of the main commitments of the 21st century. One of these sources of energy, and one that this end-of-degree project deals with, is photovoltaic solar energy and its conversion to other forms of electricity through electrical converters. The main objective of this end-of-degree project is to give the reader the necessary knowledge so that he can develop a complete system of photovoltaic solar energy by himself, and any other set of electrical converters. Therefore, this document will begin explaining the concepts about the operation of the photovoltaic panels and how to study their MPPT point. After this, electrical converters will be thoroughly studied, emphasizing the mathematical model of the different types and distributions, transformers will also be included, since all together form the basis for the transformation and transport of electricity. After acquiring this knowledge, a complete process of selection of all the equipment that composes a photovoltaic electric generation system is proposed. Finally, the designs and assemblies of several electrical converters will be explained, among them, a prototype and small-scale model of a photovoltaic solar system with all the electrical converters that are necessary to transform the 12 V DC of the solar panel into 230 V AC. The idea is that from these 230 V AC, be able to transform the energy so that it is variable to use it in different applications. Therefore, two variants have been developed, an adjustable laboratory DC power supply that delivers up to 30 V and 3.5 A, and an AC-AC voltage regulator that is capable of regulating up to a power of 3.6 kW. In this way, from the energy obtained from a 12 V solar panel, after a transformation process, the outputs that are available are adjustable AC and DC outputs.Laburpena: gaur egun gero eta nabariagoa da klima aldaketa eta bere ondorioak, gainera zientziak egiaztatu du horren eragile nagusiak gizakiak direla. Alde horretatik, negutegi efektuko gasak dira tenperaturen igoeren errudun nagusienetarikoak eta horien artean aipagarriena karbono dioxidoa, CO2. Hain zuzen, Europar Batasunean energiaren sektorea da atmosferara isuritako gas kutsakorren %78-aren eragilea [1]. Hau kontuan izanik, bai eraginkortasun hobea duten bihurgailuen ikerkuntza eta garapena, zein energia iturri garbiagoen sustapena izan beharko litzateke XXI. Menderako konpromisu nagusienetariko bat. Eguzki energia fotovoltaikoa da horietako bat eta hain zuzen lan honetan landu izan dena. Horrekin batera, lorturiko energiaren eraldaketa lortzeko erabili daitezkeen bihurgailu elektriko ezberdinak ere landu izan dira. Lan honen helburu nagusia, eguzki energia fotovoltaikoko sistema bere osotasunean aztertzea eta azaltzea da. Gainera, edozein bihurgailu elektrikodun multzoak deskribatuz. Gauzak horrela, lehenik panel fotovoltaikoen kontzeptu nagusiak eta hauen potentzia maximoko puntua (MPPT) aztertuko dira. Jarraian, bihurgailu elektrikoak sakonki azalduko dira, batez ere, modelo bakoitzaren eredu matematikoa eta distribuzioa nabarmenduz. Gainera, transformadoreak ere landuko dira, hauekin batera elektrizitate transformazio eta garraioaren oinarriak eratzen baitira. Hau guztia barneratuta, energia fotovoltaikodun sistema oso baten eraketa proposatzen da. Bukatzeko, hainbat bihurgailu elektrikoen diseinuak eta muntaiak azalduko dira, horien artean, eguzki-sistema fotovoltaiko baten prototipo eta eskala eredu bat, eguzki-paneleko 12 V DC 230 V AC-ra eraldatzeko beharrezko bihurgailu guztiekin. Lorturiko 230 V AC horiekin bi irteera garatu dira, lehena, laborategiko elikatze iturria, DC 30 V eta 3,5 A ematen dituena, eta bigarrena, AC-AC tentsio erregulatzailea, 3,6 kW-ko potentzia arte erregulatzeko gai dena. Honela, AC eta DC irteera doigarriak lortzen dira, eguzki-panel batetik lortutako energía transformatuz

Diseño de un sistema de propulsión para un vehículo eléctrico de tres ruedas para la fórmula-i

127 p.El presente trabajo tiene como objetivo diseñar un sistema de propulsión para un vehículo eléctrico de tres ruedas, enfocado principalmente a un vehículo eléctrico de carreras. Las características de diseño del sistema de propulsión se encuentran acotadas de acuerdo a las bases del concurso de la Fórmula-i del año 2009. El diseño del sistema de propulsión propuesto en este trabajo, contempla el sistema de control de un vehículo eléctrico automático, ahondando en el estudio de los controladores PI y Control Difuso, regulando con éstos el sistema de transmisión. Se analizaron tres tipos de convertidores eléctricos para alimentar el motor: “Buck-Boost”, “Sepic” y “Cuk”, eligiendo entre ellos el “Buck-Boost” por su mejor desempeño. Se utilizó un sistema de transmisión hidrostática, controlando el torque y la velocidad de salida mediante el ángulo del eje de control. El vehículo se propulsa mediante un motor eléctrico de imanes permanentes, el cual posee internamente un convertidor que genera un campo rotatorio, y se usa el convertidor para regular la corriente de consumo. Los sistemas eléctricos, mecánicos y de control se simularon en Matlab/Simulink, permitiendo con ello analizar y estudiar el sistema en general. Los resultados, análisis y conclusiones de las simulaciones del sistema completo se muestran al final del documento. El sistema mecánico se dibujó en 3D con ayuda de Autocad, para visualizar la forma, las dimensiones, la capacidad de construcción y el diseño de la parte mecánica; además, permite analizar y estudiar las ubicaciones de los distintos dispositivos y accesorios que componen esta parte de la estructura. En el capítulo de las conclusiones y trabajo futuro se muestran los resultados obtenidos y se concluye que se logra, para las condiciones propuestas, un vehículo competitivo./ABSTRACT: The purpose of this current project is to design a propulsion system for a 3-wheeled electric vehicle; a vehicle focused primarily for racing. The design features of this propulsion system are in accordance with the Formula-i 2009 specifications. The propulsion design system, proposed in this project, provides systematic control of an automatic, electric 3-wheeled vehicle; also delving into the study of driver control P.I. and Control Difuso and the regulation of the transmission system. We investigated and analyzed 3 types of converters that power the electric motors: “Buck-Boost”, “Sepic”, and “Cuk” and we chose the best one for its "Buck-Boost” performance. We used a hydrostatic transmission system to control the torque and the speed output together with this electric motor. This vehicle is driven by an electric motor with permanent magnets, it also has an internal converter box that generates a rotation-field; which in turn uses the converter to regulate the electrical current usage. We simulated the electrical, mechanical and control systems in Metlab/Simulink, allowing us to study and analyze in general. The analysis, results and conclusions from the full- system simulations are also shown at the end of the document. We have also included a visual of the mechanical system, using AutoCad; therefore giving you a 3D image of the dimensions, capacity, construction and design of it mechanical parts. This also details the location of various devices and fittings/attachments that make up this structure, allowing for easy study and analysis. In the chapter on conclusions and future work show the results obtained and conclude that is achieved for the proposed conditions, a competitive vehicle

Hacia una plataforma de control digital múltiple para convertidores de energía eléctrica

Según el Institute of Electric and Electronic Engineers (IEEE) [14], el surgimiento de nuevos métodos para administrar la energía eléctrica tiene como objetivo principal el logar un equilibrio sustentable de los recursos no renovables del planeta.En este documento se presenta una iniciativa para diseñar un control inteligente para la administración de recursos energéticos eléctricos. Se propone la implementación de una microred para tener una mejor administración de estos recursos. Se abordan temas como el potencial de determinados dispositivos digitales de control, como los Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), que permiten procesamiento en paralelo de la información. Dentro de los FPGAs se explora la tecnología ARM, la cual es una arquitectura de procesadores RISC de 32 bits desarrollada por ARM Limited, que es ampliamente empleada en sistemas integrados.Se comenta también sobre el protocolo de comunicaciones CAN, el cual tiene potencial para este proyecto. Finalmente se habla sobre el uso de los convertidores eléctricos y sus posibles topologías. Puntualmente se planea desarrollar un convertidor CD-CD bidireccional.El objetivo general del proyecto propuesto será probar que las plataformas FPGA, tal vez usando el ARM, son capaces de controlar convertidores de energía y mantener comunicaciones entre sí simultáneamente

Tungurahua y su aporte al comercio exterior

Starting with information from the Industrial Chamber of Tungurahua analysis of the exports from Tungurahua during the period 2014 – 2016, expressed in FOB values, and with a focus on two aspects: main export destination countries and sub-tariffs of greatest weight. With this information it can be established, how many exporters per province, how many of them belong to the small and medium industries and their geographic location by Canton. This paper evidences the important input that Tungurahua gives to Ecuador’s foreign trade with its 32 exporting companies registered at the Federation of Ecuadorian Exporters - FEDEXPO. Keywords: Exports, export destination countries, tariffs URL: http://revistas.uta.edu.ec/erevista/index.php/bcoyu/article/view/610A partir de información entregada por la Cámara de Industrias de Tungurahua se realiza un análisis sobre las exportaciones efectuadas por la provincia de Tungurahua durante el periodo 2014 a 2016 en valores FOB y en dos aspectos: principales países de destino y sub partidas arancelarias de mayor peso, con esta información se obtiene el número de exportadores por provincia, cuántos de ellos pertenecen al grupo de pequeñas y medianas industrias, y, su ubicación geográfica por cantón. Este artículo evidencia el aporte que realiza Tungurahua al comercio exterior del Ecuador con sus 32 empresas exportadoras registradas en la Federación de Exportadores Ecuatorianos - FEDEXPO. Palabras clave: Exportaciones, países de destino, sub partidas arancelarias URL: http://revistas.uta.edu.ec/erevista/index.php/bcoyu/article/view/61

Diseño de un sistema de transferencia de potencia inalámbrica aplicado a la carga de baterías en vehículos eléctricos

Le presente trabajo de investigación se centrada en el diseño de un sistema de transferencia de potencia inalámbrica aplicado a la carga de baterías en vehículos eléctricos. El principal aporte es la implementación en el dominio del tiempo de un esquema de control por realimentación de variables de estado que emplea las variables observadas a la salida de un estimador. El sistema es validado sobre un convertidor resonante LCL-T, que es comúnmente empleado en la carga inalámbrica de las baterías a bordo de los vehículos eléctricos. Las simulaciones muestran la eficacia del observador en estimar las variables del sistema y la capacidad que tiene el esquema de control en llevar la salida a los valores de referencia

Análisis de la estructura del comercio exterior y de las relaciones comerciales entre Ecuador y los mercados de Bulgaria, Eslovaquia, Hungría, Polonia, República Checa y Rumanía en el periodo 2007-2014

El comercio exterior dinamiza la economía del Ecuador con el resto del mundo. El Ecuador ha sido tradicionalmente un país exportador de bienes primarios y, el bien a exportar depende de la demanda del producto en determinada época. Es así que, en la colonia fue exportador de oro, a principios de la época republicana llegó a ser el primer proveedor de cacao a nivel mundial; posteriormente, se exportó banano y, hasta hace poco, el petróleo que llegó a comercializarse por cerca de los $100,00 por barril. En la actualidad, si bien el precio disminuyó a un tercio de su valor, este bien continúa constituyendo alrededor de la mitad del monto total de exportaciones. Bulgaria, Eslovaquia, Hungría, Polonia, República Checa y Rumanía son países de Europa del Este que fueron países comunistas por lo que aplicaban la autarquía. Actualmente, están abiertos al comercio y son miembros de la Unión Europea, la misma que regula muchas de las políticas y procedimientos generales de los países miembros. La presente investigación consiste en analizar el comercio exterior y las relaciones comerciales que mantiene nuestro país con los países de Europa del Este mencionados durante el periodo 2007-2014, organizado de la siguiente manera. Capítulo 1 explica las principales teorías clásicas y modernas del comercio exterior, mismas que aportan una visión global sobre el comercio exterior durante el desarrollo del trabajo. Capítulo 2 analiza de manera general la historia socio – económica – política de la economía y comercio exterior del Ecuador; además, el comportamiento de la balanza comercial del Ecuador con el mundo durante el periodo mencionado; para lo cual, se analizan las exportaciones e importaciones a partir de la información publicada por los organismos: Banco Central del Ecuador y Trade Map. En los Capítulos 3, 4, 5, 6, 7 y 8 evidencia el comportamiento de la balanza comercial de los siguientes países: Bulgaria, Eslovaquia, Hungría, Polonia, República Checa y Rumanía, respectivamente. El capítulo 9 recoge información sobre el comercio exterior bilateral que mantiene nuestro país con las economías europeas del Este mencionadas y sus perspectivas a corto plazo. De igual manera, se realiza un breve análisis de las relaciones comerciales. Para lo cual, se analiza el Sistema Generalizado de Preferencias Arancelarias Plus (SGP+) que es un acuerdo comercial al que estuvo suscrito hasta el 2014 y extendido hasta el 2016; además se trata sobre los bienes que serían beneficiarios de menores aranceles y los resultados de las negociaciones del Acuerdo Multipartes suscrito –no vigente aún- que mantiene el Ecuador con la Unión Europea. El capítulo 10, se detalla las principales conclusiones derivadas de la realización del presente trabajo de titulación y recomendaciones aplicables

INDICADORES DE DINAMISMO DEL COMERCIO EXTERIOR DE NICARAGUA

El Objetivo de este ensayo es determinar el comportamiento del comercio exterior de Nicaragua para el periodo 2009-2013. Entre los indicadores de dinamismo comercial seleccionado están: Índices de apertura comercial, índices de intercambio comercial, índice de concentración/diversificación (IHH), Índice Grubel-Lloyd. También se escogieron los principales productos de exportación e importación, además de los principales 8 socios comerciales, para ello se utilizaron las estadísticas del Centro de trámite para las exportaciones (CETREX), Dirección general de aduana (DGA), Secretaria de integración económica centroamericana (SIECA), Banco central de Nicaragua (BCN), Ministerio de fomento, industria y comercio (MIFIC). Los hallazgos de la investigación reflejan que Nicaragua mantiene su déficit comercial porque no ha habido variación en la estructura de exportación e importación. Existe una concentración por destino de exportación y de diversificación en los productos, además el comercio sigue siendo de carácter inter-industrial, ya que vende materia prima y compra productos con mayor contenido industrial. En definitiva es indispensable seguir impulsando aquellas políticas públicas encaminadas a lograr mayores niveles de articulación productiva o sectorial que permita obtener mayor valor agregado, priorizando los sectores con mayor potencial productivo exportador y ampliando los socios comerciales