Determination of the adjoint state evolution for the efficient operation of a hybrid electric vehicle

To minimize the fuel consumption in hybrid electric vehicles, it is necessary to define a strategy for the management of the power flows within the vehicle. Under the assumption that the velocity to be developed by the vehicle is known a priori, this problem may be posed as a nonlinear optimal control problem with control and state constraints. We find the solution to this problem using the optimality conditions given by the Pontryagin Maximum Principle. This leads to boundary value problems that we solve using a software tool named PASVA4. On real time operation, the velocity to be developed by the vehicle is not known in advance. We show how the adjoint state obtained from the former problem may be used as a weighing factor, called ‘‘equivalent consumption’’. This weighing factor may be used to design suboptimal real time algorithms for power management.Fil: Perez, Laura Virginia. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electronica Aplicada; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: de Angelo, Cristian Hernan. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electronica Aplicada; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Pereyra, Víctor. San Diego State University; Estados Unido

On the Use of the p-q Theory for Harmonic Current Cancellation with Shunt Active Filters

Discussion and mathematical proof on necessary and sufficient conditions for the application of the {p-q} theory for compensating the harmonic currents consumed by non-linear load using a shunt active filter are presented. These conditions over instantaneous active and reactive powers were not addressed before and must be considered on the design of new control strategies based on {p-q} theory. Theoretical demonstration is proposed and an application example with simulations results is used to validate the theoretical results

Self-organizing map approach for classification of mechanical and rotor faults on induction motors

Two neural network-based schemes for fault diagnosis and identification on induction motors are presented in this paper. Fault identification is performed using self-organizing maps neural networks. The first scheme uses the information of the motor phase current for feeding the network, in order to perform the diagnosis of load unbalance and shaft misalignment faults. The network is trained using data generated through the simulation of a motor-load system model, which allows including the effects of load unbalance and shaft misalignment. The second scheme is based on the motor's active and reactive instantaneous powers, in order to detect and diagnose faults whose characteristic frequencies are very close each other, such as broken rotor bars and oscillating loads. This network is trained using data obtained through the experimental measurements. Additional experimental data are later applied to both networks in order to validate the proposal. It is demonstrated that the proposed strategies are able to correctly identify, both unbalanced and misaligned load, as well as broken bars and low-frequency oscillating loads, thus avoiding the need for an expert to perform the task.Fil: Bossio, Guillermo Rubén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electrónica Aplicada; ArgentinaFil: de Angelo, Cristian Hernan. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electrónica Aplicada; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Bossio, Guillermo Rubén. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electrónica Aplicada; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; Argentin

A Model for Induction Motors with Non-Uniform Air-Gap

Equations to calculate inductances of induction motors, considering non-uniform air-gap, are proposed. The analyzed air-gap variations are static and dynamic eccentricity and stator slots. The equations for inductance calculation, obtained from the modified winding functions and the energy stored in the air-gap, allow considering the effect of rotor bar skewing. Experimental results that validate the proposed method are presented.Fil: Bossio, Guillermo Rubén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electrónica Aplicada; ArgentinaFil: de Angelo, Cristian Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electrónica Aplicada; ArgentinaFil: Solsona, Jorge Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Eléctrica "Alfredo Desages". Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras. Instituto de Investigaciones en Ingeniería Eléctrica "Alfredo Desages"; ArgentinaFil: Garcia, Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electrónica Aplicada; ArgentinaFil: Valla, Maria Ines. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; Argentin

Control basado en pasividad de un filtro activo shunt para compensación de armónicos

Se presenta el diseño de un controlador no lineal, basado en pasividad, para un filtro activo shunt utilizado para compensar las componentes armónicas consumidas por una carga no lineal. El objetivo de control consiste en inyectar la corriente de compensación necesaria para que la corriente consumida desde el sistema de potencia sea sinusoidal pura y balanceada,independientemente de si la tensión de red presenta desbalance y/o armónicos. Las referencias de la corriente de compensación son obtenidas haciendo uso de la Teoría de la Potencia Reactiva Instantánea. El sistema es representado mediante su modelo hamiltoniano controlado por puerto, y el controlador es diseñado mediante asignación de interconexión y amortiguamiento utilizando un método constructivo basado en técnicaFil: Serra, Federico Martin. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Ingenieria. Grupo de Elctronica Aplicada; Argentina;Fil: de Angelo, Cristian Hernan. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Ingenieria. Grupo de Elctronica Aplicada; Argentina;Fil: Forchetti, Daniel Gustavo. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Ingenieria. Grupo de Elctronica Aplicada; Argentina

Analysis of voltage unbalance effects on induction motors with open and closed slots

This paper aims to complement studies concerning the influence of voltage unbalance on the performance of induction motors. We use sequence equivalent circuits to determine the increase of losses in the induction motor. We take into account the dependence of the rotor negative-sequence reactance with the load state and the increase in rotor resistance with the negative-sequence currents. Variations in the negative-sequence impedance are related with the structural characteristics of the rotor. We analyze motors with open and closed rotor slots, because the impedance of rotors with closed slots grows considerably when the load is less than rated, producing lower negative-sequence currents and lower losses. Increased rotor impedance in closed slot motors protects these motors against problems due to unbalanced supply voltage. For both type of rotors, we analyze motor derating factor based on voltage unbalance and increases in total losses and rotor losses. © 2010 Elsevier Ltd All rights reserved.Fil: Donolo, Pablo Daniel. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electrónica Aplicada; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: Bossio, Guillermo Rubén. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electrónica Aplicada; ArgentinaFil: de Angelo, Cristian Hernan. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electrónica Aplicada; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentin

Simulation of Electric Vehicles Combining Structural and Functional Approaches

In this paper the construction of a model that represents the behavior of an Electric Vehicle is described. Both the mechanical and the electric traction systems are represented using Multi-Bond Graph structural approach suited to model large scale physical systems. Then the model of the controllers, represented with a functional approach, is included giving rise to an integrated model which exploits the advantages of both approaches. Simulation and experimental results are aimed to illustrate the electromechanical interaction and to validate the proposal.Fil: Silva, Luis Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electronica Aplicada; ArgentinaFil: Magallán, Guillermo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electronica Aplicada; ArgentinaFil: de la Barrera, Pablo Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electronica Aplicada; ArgentinaFil: de Angelo, Cristian Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electronica Aplicada; ArgentinaFil: Garcia, Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Rio Cuarto. Facultad de Ingeniería. Grupo de Electronica Aplicada; Argentin

Reducción de la impedancia de salida en inversores monofásicos para UPS con Multi-Lazo Convencional y Plug-In Repetitivo

En este trabajo se propone una metodología de diseño del sistema de control de un inversor monofásico para aplicaciones en UPS, que permite cumplir con las exigencias de desempeño de las normas internacionales de calidad de energíıa IEC62040−3 e IEC61000−2−2. El sistema de control consta de un multi−lazo convencional con controladores del tipo Proporcional-Integral-Derivativo y un Controlador Repetitivo en configuración plug−in con multi−rate (MR−OHRC). La propuesta constituye una metodología de diseño del multi−lazo convencional con la que se reduce la impedancia de salida del inversor y complementa el desempeño del MR−OHRC. De este modo se atenúan las variaciones en la tensión de salida como resultado de perturbaciones producidas por cambios súbitos en la corriente de carga y la alimentación de cargas no lineales. Esta estrategia permite además superar las limitaciones de respuesta dinamica y reducir el tiempo de establecimiento del MR −OHRC. La validez de la propuesta se analiza considerando las exigencias de normas internacionales de calidad de energía en relación a la respuesta dinámica, contenido armónico individual y distorsión armónica, en un prototipo experimental de 2kVA.Fil: Astrada, Juan Carlos. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; ArgentinaFil: de Angelo, Cristian Hernan. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentin

Control of a battery charger for electric vehicles with unity power factor

En este trabajo se presenta una estrategia de control no lineal para un cargador de baterías de vehículos eléctricos. El controlador propuesto permite realizar la recarga del banco de baterías mediante un perfil de carga a corriente y tensión constante mientras que asegura factor de potencia unitario y baja distorsión en la corriente de red. Se realiza un modelo único para todo el sistema a partir del cual se diseña el controlador utilizando asignación de interconexión y amortiguamiento. Esta estrategia asegura un controlador estable a lazo cerrado y permite desacoplar el sistema evitando que las perturbaciones del lado de la red afecten la carga de la batería y viceversa. La propuesta es validada mediante resultados de simulación.A nonlinear controller for an electric vehicle battery charger is proposed in this work. The controller allows charging the battery bank with constant current and constant voltage charging profile, while ensuring unity power factor and low distortion in the grid current. A single model is made for the complete system and the controller is designed using interconnection and damping assignment. The proposed controller ensures the closed-loop stability and allows decoupling the system avoiding disturbances in the electric grid and battery bank. The proposal is validated with simulation results.Fil: Serra, Federico Martin. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ingeniería y Ciencias Agropecuarias. Laboratorio de Control Automático; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Investigaciones en Tecnología Química. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Instituto de Investigaciones en Tecnología Química; ArgentinaFil: de Angelo, Cristian Hernan. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentin

On the Efficiency in Electrical Networks with AC and DC Operation Technologies: A Comparative Study at the Distribution Stage

This research deals with the efficiency comparison between AC and DC distribution networks that can provide electricity to rural and urban areas from the point of view of grid energy losses and greenhouse gas emissions impact. Configurations for medium-and low-voltage networks are analyzed via optimal power flow analysis by adding voltage regulation and devices capabilities sources in the mathematical formulation. Renewable energy resources such as wind and photovoltaic are considered using typical daily generation curves. Batteries are formulated with a linear representation taking into account operative bounds suggested by manufacturers. Numerical results in two electrical networks with 0.24 kV and 12.66 kV (with radial and meshed configurations) are performed with constant power loads at all the nodes. These simulations confirm that power distribution with DC technology is more efficient regarding energy losses, voltage profiles and greenhouse emissions than its AC counterpart. All the numerical results are tested in the General Algebraic Modeling System widely known as GAMS.Fil: Montoya Giraldo, Oscar Danilo. Universidad Tecnológica de Bolívar; Colombia. Universidad Distrital Francisco José de Caldas; ColombiaFil: Serra, Federico Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de San Luis; ArgentinaFil: de Angelo, Cristian Hernan. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados; Argentin