Desarrollo de topologías híbridas para generación eléctrica incorporando energías renovables y sistemas de almacenamiento no convencionales

Se abordan problemas científico-tecnológicos de alta complejidad en el campo estratégico de la generación, el almacenamiento y el aprovechamiento energético, concentrándose particularmente en el desarrollo y la optimización de sistemas híbridos (SH) basados en energías alternativas. Esta temática es un área de I+D de crucial importancia en la actualidad a nivel nacional e internacional, ya que la creciente demanda de energía, unida a la preocupación por el deterioro del medio ambiente, han volcado la atención mundial a las tecnologías basadas en sistemas de energía sustentables y no contaminantes. El objetivo es contribuir a la elaboración de nuevas soluciones tecnológicas para mejorar la eficiencia y el desempeño de SH que combinan fuentes alternativas de energía y módulos de almacenamiento no convencionales (MANC). Los objetivos específicos son: investigar el estado del arte de estos SH en aplicaciones estacionarias (micro-redes) o móviles (vehículos eléctricos), concentrándose especialmente en sistemas que combinan pilas de combustible y fuentes alternativas de energía con MANC; proponer innovaciones y soluciones a través de nuevas topologías de generación renovable y almacenamiento, centrándose especialmente en los sistemas electrónicos y de control tendientes a optimizar su desempeño; evaluar factibilidad y conveniencia de la incorporación de tecnologías modernas de almacenamiento de energía como supercapacitores, baterías de litio y baterías de flujo; elaborar sistemas específicos para gestión, control y monitoreo, con el objetivo de maximizar la integración y dotar de una mayor eficiencia al conjunto del SH; diseñar e implementar SH experimentales de alta versatilidad que permitan emular en condiciones controladas sistemas reales de generación y almacenamiento, tanto en operación aislada como combinada. Este objetivo incluye el desarrollo de los lazos de control dedicados, programación en sistemas de tiempo real, instrumentación y electrónica de potencia.Universidad Nacional de La Plat

Hybrid Topologies Development for Electric Energy Generation Using Renewable Energies and Non-Conventional Energy Storage Devices

Se abordan problemas científico-tecnológicos de alta complejidad en el campo estratégico de la generación, el almacenamiento y el aprovechamiento energético, concentrándose particularmente en el desarrollo y la optimización de sistemas híbridos (SH) basados en energías alternativas. Esta temática es un área de I+D de crucial importancia en la actualidad a nivel nacional e internacional, ya quela creciente demanda de energía, unida a la preocupación por el deterioro del medio ambiente, han volcado la atención mundial a las tecnologías basadas en sistemas de energía sustentables y no contaminantes. El objetivo es contribuir a la elaboración de nuevas soluciones tecnológicas para mejorar la eficiencia y el desempeño deSH que combinan fuentes alternativas de energía y módulos de almacenamiento no convencionales (MANC). Los objetivos específicos son: investigar el estado del arte de estos SH en aplicaciones estacionarias (micro-redes) o móviles (vehículos eléctricos), concentrándose especialmente en sistemas que combinan pilas de combustible y fuentes alternativas de energía con MANC; proponer innovaciones y soluciones a través de nuevas topologías de generación renovable y almacenamiento, centrándose especialmente en lossistemas electrónicos y de control tendientes a optimizar su desempeño; evaluar factibilidad y conveniencia de la incorporación de tecnologías modernas de almacenamiento de energía como supercapacitores, baterías de litio y baterías de flujo; elaborar sistemas específicos para gestión, control y monitoreo, con el objetivo de maximizar la integración y dotar de una mayor eficiencia al conjunto del SH; diseñar e implementar SH experimentales de alta versatilidad que permitan emular en condiciones controladas sistemas reales de generación y almacenamiento, tanto en operación aislada como combinada. Este objetivo incluye el desarrollo de los lazos de control dedicados, programación en sistemas de tiempo real, instrumentación y electrónica de potencia.Universidad Nacional de La Plat

Desarrollo de topologías híbridas para generación eléctrica incorporando energías renovables y sistemas de almacenamiento no convencionales

Se abordan problemas científico-tecnológicos de alta complejidad en el campo estratégico de la generación, el almacenamiento y el aprovechamiento energético, concentrándose particularmente en el desarrollo y la optimización de sistemas híbridos (SH) basados en energías alternativas. Esta temática es un área de I+D de crucial importancia en la actualidad a nivel nacional e internacional, ya que la creciente demanda de energía, unida a la preocupación por el deterioro del medio ambiente, han volcado la atención mundial a las tecnologías basadas en sistemas de energía sustentables y no contaminantes. El objetivo es contribuir a la elaboración de nuevas soluciones tecnológicas para mejorar la eficiencia y el desempeño de SH que combinan fuentes alternativas de energía y módulos de almacenamiento no convencionales (MANC). Los objetivos específicos son: investigar el estado del arte de estos SH en aplicaciones estacionarias (micro-redes) o móviles (vehículos eléctricos), concentrándose especialmente en sistemas que combinan pilas de combustible y fuentes alternativas de energía con MANC; proponer innovaciones y soluciones a través de nuevas topologías de generación renovable y almacenamiento, centrándose especialmente en los sistemas electrónicos y de control tendientes a optimizar su desempeño; evaluar factibilidad y conveniencia de la incorporación de tecnologías modernas de almacenamiento de energía como supercapacitores, baterías de litio y baterías de flujo; elaborar sistemas específicos para gestión, control y monitoreo, con el objetivo de maximizar la integración y dotar de una mayor eficiencia al conjunto del SH; diseñar e implementar SH experimentales de alta versatilidad que permitan emular en condiciones controladas sistemas reales de generación y almacenamiento, tanto en operación aislada como combinada. Este objetivo incluye el desarrollo de los lazos de control dedicados, programación en sistemas de tiempo real, instrumentación y electrónica de potencia.Universidad Nacional de La Plat

RDG System in Remote Areas with Utility or Local Feed Topology and Operation Strategy

In remote regions with availability of wind energy, a RDG (renewable distributed generation) system is an advantageous alternative to increase the provision of electrical supply. Usually, these systems are structured on the basis of a connection to an existing weak grid. When the grid is out of service, the system may operate in islanding mode, if the RDG configuration allows it, continuing the provision of energy with standard voltage and frequency values. Facing the latter situation, a wind-diesel/gas generation system is proposed, with a conversion and control strategies based on a variable speed wind turbine employing a DFIG (doubly fed induction generator), a SC (ultracapacitor) storage system and a SG (synchronous generator) driven by a diesel/gas engine.Fil: Toccaceli, Graciela Mabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrotecnia. Laboratorio de Electrónica Industrial, Control e Instrumentación; ArgentinaFil: Peña, Ricardo Ramiro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de la Patagonia "San Juan Bosco". Facultad de Ingeniería - Sede Comodoro; ArgentinaFil: Cendoya, Marcelo Gustavo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrotecnia. Laboratorio de Electrónica Industrial, Control e Instrumentación; ArgentinaFil: Battaiotto, Pedro Eduardo. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrotecnia. Laboratorio de Electrónica Industrial, Control e Instrumentación; Argentin

STATCOM modeling for mitigation of voltage fluctuations caused by electric arc furnaces

Voltage fluctuations caused by rapid industrial load changes have been a major concern for both power companies and customers in the area of power quality. The fast response of the Static Compensator (STATCOM) makes it an efficient solution for improving power quality in distribution systems. This paper describes a model for a PWM-based STATCOM used in a distribution system for mitigation of voltage fluctuations produced by an Electric Arc Furnace (EAF). The analyzed system is modeled using MATLAB/Simulink Power System Blockset (PSB), including a complete STATCOM model with its power circuits and its control system. The complete model is validated by field test. Static and dynamic performance of STATCOM is evaluated and voltage fluctuation mitigation studies are performed and discussed. The voltage fluctuation mitigation is obtained by measurements and according to international standards.Instituto de Investigaciones Tecnológicas para Redes y Equipos Eléctrico

Autonomous BDFIG-Wind Generator with Torque and Pitch Control for Maximum Efficiency in a Water Pumping System

This paper presents and analyzes the operation strategy for an autonomous wind energy conversion system oriented to water pumping. It consists of a wind turbine with a Brushless Doubly-Fed Induction Generator (BDFIG), electrically coupled with a squirrel cage induction machine moving a centrifugal type water pump. Because of no brushes and slip rings, the BDFIG is suitable for autonomous systems, which often work in hard conditions. Additionally, the power flow on the BDFIG principal stator could be driven from a fractional power converter connected on the auxiliary stator winding. This Turbine-BDFIG and Motor-Pump configuration provides a high robustness and reliability, reducing the operational and maintenance costs. The operation strategy proposes, for wind speeds smaller than the rated, to maximize the volume of water pumped based on the optimization of the wind energy capture. To do that, a sliding mode control tracks the optimal turbine torque by means of a torque control. Meanwhile, for wind speeds greater than the rated, a pitch control keeps the water pump within the safe operation area by adjusting the speed and power of the turbine in their rated values. To assess and corroborate the proposed strategy, simulations with different wind profiles are made.Fil: Camocardi, Pablo Andrés. Universidad Nacional de La Plata; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Battaiotto, Pedro Eduardo. Universidad Nacional de La Plata; ArgentinaFil: Mantz, Ricardo Julian. Universidad Nacional de La Plata; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentin

Dynamic generation of test cases with metaheuristics

The resolution of optimization problems is of great interest nowadays and has encouraged the development of various information technology methods to attempt solving them. There are several problems related to Software Engineering that can be solved by using this approach. In this paper, a new alternative based on the combination of population metaheuristics with a Tabu List to solve the problem of test cases generation when testing software is presented. This problem is of great importance for the development of software with a high computational cost and which is generally hard to solve. The performance of the solution proposed has been tested on a set of varying complexity programs. The results obtained show that the method proposed allows obtaining a reduced test data set in a suitable timeframe and with a greater coverage than conventional methods such as Random Method or Tabu Search.Facultad de Informátic

Estimación de los estados de carga y de salud en sistemas híbridos basados en supercapacitores y baterías de litio

En este trabajo, enmarcado en la línea de investigación de módulos de almacenamiento de energía no convencionales (MANC), se presentan avances en el diseño de un estimador para los Estados de Carga (EC) y Salud (ES) en un sistema híbrido de almacenamiento de energía conformado por baterías de Ión-Litio (BL) y Supercapacitores (SC). El mismo está basado en técnicas por modos deslizantes (MD), y en particular el trabajo desarrollado se encuentra enfocado en el campo de aplicación de los vehículos eléctricos.Facultad de Ingenierí

Nuevas estructuras para estimación de estados en sistemas de almacenamiento de energía

En la actualidad, lograr la transición energética no es posible si no se consideran sistemas de almacenamiento (SA). Estos son los encargados de lidiar con las fluctuaciones en la energía generada por fuentes renovables, tales como la solar, la eólica o la marina. En este contexto, es necesario considerar las problemáticas existentes en los SA más diversificados. Por ejemplo, baterías de Ión-Litio (BL), baterías de Flujo Redox (BFR), o Supercapacitores (SC). La fabricación de estos SA no es enteramente sustentable, por lo cual es necesario maximizar el rendimiento y la eficiencia en el uso de estos sistemas, para minimizar el impacto relacionado con el reciclaje y la extracción de materia prima. Para lograr esto, se requiere del estudio del comportamiento en tiempo real, de forma de garantizar una operación segura, confiable y eficiente. Convencionalmente, son empleados algoritmos de estimación de parámetros y estados, los cuales permiten caracterizar a través de un modelo predefinido, los estados de funcionamiento de los SA. Los estados de funcionamiento más diversificados son los llamados estados de carga (EC) y de salud (ES). El primero de ellos permite conocer el nivel de carga de los SA, lo cual es fundamental para la regulación del funcionamiento de los convertidores electrónicos asociados, así como para diseñar algoritmos supervisores para la regulación del intercambio de energía. El segundo de ellos permite evaluar mediante la utilización de diferentes índices, el nivel de deterioro sufrido por el envejecimiento de los SA. Existen numerosos inconvenientes para lograr el diseño de estimadores robustos y precisos, capaces de proveer todas las medidas requeridas para la determinación de los EC y ES. A pesar de esto, a partir del estudio de modelos lineales con parámetros variantes en el tiempo para estos sistemas, ha sido posible desarrollar una estructura basada en la combinación de algoritmos por modos deslizantes (MD) y estimadores convencionales (observar figura adjunta). Resultados preliminares han demostrado que la estructura desarrollada supera en velocidad de convergencia y precisión a los algoritmos tradicionalmente utilizados. Teniendo estos aspectos en consideración, en este trabajo son presentados los principales lineamientos requeridos para la comprensión de estos algoritmos, junto con algunos resultados ilustrativos de estimación para modelos electroquímicos de SA.Facultad de Ingenierí

Wind Farm to Weak-Grid Connection using UPQC custom power device

Wind Farms (WF) employing squirrel cage induction generator (SCIG) directly connected to the grid, represent a large percentage of the wind energy conversion systems around the world. In facilities with moderated power generation, the WF are connected through medium voltage (MV) distribution headlines. A situation commonly found in such scheme is that the power generated is comparable to the transport capacity of the grid. This case is known as Wind Farm to Weak Grid Connection, and its main problem is the poor voltage regulation at the point of common coupling (PCC). Thus, the combination of weak grids, wind power fluctuation and system load changes produce disturbances in the PCC voltage, worsening the Power Quality and WF stability. This situation can be improved using control methods at generator level, or compensation techniques at PCC. In case of wind farms based on SCIG directly connected to the grid, is necessary to employ the last alternative. Custom power devices technology (CUPS) result very usefull for this kind of application. In this paper is proposed a compensation strategy based on a particular CUPS device, the Unified Power Quality Compensator (UPQC). A customized internal control scheme of the UPQC device was developed to regulate the voltage in the WF terminals, and to mitigate voltage fluctuations at grid side. The internal control strategy is based on the management of active and reactive power in the series and shunt converters of the UPQC, and the exchange of power between converters through UPQC DC-Link. This approach increase the compensation capability of the UPQC with respect to other custom strategies that use reactive power only. Simulations results show the effectiveness of the proposed compensation strategy for the enhancement of Power Quality and Wind Farm stability.Facultad de Ingenierí