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Industrialización y dinámicas espaciales en Bogotá: las urgencias de la gestión territorial
Las reformas estructurales e institucionales que debieron adecuar al país, y en especial a Bogotá, a los estándares mundiales de productividad y competitividad, han significado una alta concentración de las actividades productivas en la ciudad capital, cuando se esperaba que fuesen los puertos y las fronteras las que cobraran un mayor dinamismo. Sin embargo, se ha presentado una pérdida de dinamismo relativo y absoluto de la industria manufacturera, tanto de Bogotá como de los centros industriales tradicionales. Esto ha implicado mantener la Ciudad como polo de atracción y requerir una reconfiguración de espacios, incluyendo procesos de conurbación. Se ha convertido entonces en prioridad para la Ciudad, pensar su territorio y su dimensión regional, y concordar un proceso de reindustrialización que la conduzca a responder a las exigencias del país y de la región. Este artículo presenta primero un debate teórico sobre la importancia de la comprensión del espacio y del territorio como elementos necesarios para el diseño de estrategias de futuro. Posteriormente se analiza el caso del comportamiento de Bogotá y sus tendencias espaciales y de la industria manufacturera. Finalmente se presentan las conclusiones del trabajo
Guía pedagógica Arquitectura de software
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Guía pedagógica Calidad del software
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Los impactos de la inversión extranjera directa en la economía colombiana. El caso de la industria de bebidas
Este artículo presenta la situación de la inversión extranjera directa en Colombia en los años de la apertura, haciendo énfasis en los años después de la crisis de 1998. En Colombia los casos de la banca y de la industria de bebidas han sido casos especiales. La banca se ha encontrado con grupos financieros nacionales con gran capacidad de competencia y de apostar en la compra de entidades estatales y otras privadas y/o cooperativas que por su tamaño deber ceder ante los conglomerados financieros. En cambio, en la industria de las bebidas, la presencia de IED ha llegado al punto decontrolar el mercado de la cerveza. La operación que cerró la empresa sudafricana SABMiller en el primer semestre de 2005 permitió trasladar la mayor empresa de bebidas de Colombia y de la Comunidad Andina a manos foráneas. Este trabajo se concentra en la industria de bebidas, mostrando que estas inversiones, si la empresa fusionada sigue operando en las mismas condiciones, traen pocos beneficios para la estructura económica colombiana
The dificult way of the planification in Colombia
Este artículo plantea los inconveniente jurídicos, técnicos y financieros que impiden el funcionamiento del Sistema Nacional de Planeación y la consecución de su principal propósito: ampliar el proceso de descentralización en el País, para lograr una planificación territorial que comprometa a las comunidades como agentes constructores de futuro. Para ello se presenta un panorama de lo que ha sido la concepción del crecimiento y desarrollo en el País, se plantean y se discuten los instrumentos de planificación, mirados desde una óptica municipal, por último se hace una reflexión en torno a las posibilidades de organizar el Sistema.This article plans the inconvenients legal, technical and finance that avoid the execution of the Plan National System and the construction of this mean objective: to expand the process of descentralize in the country and to permit a process territorial planification that compromise to the comunities like construct agents of future. It presents a panorama about of the conception of the growing and open of the country, declare and discuss the tools planification, these concepts are seen since a optics municipal and in the last part realice a reflexion about of the posibilitis of to organize the system
Improving of Brayton cycle for aero gas turbine
Tato Prace je vyzkum o Braytonuv Obeh. Obsahuju ruzne metody, jak zvisit ucinnost obeh. Take vysvetluje jednu z techto metod presneji a popisuje ruzne moznosti, jako je IRA (Mezichladicem Recuperancni Aeroengine), coz je project z Technicke University v Mnichove. Vyvetluje ruzne studie o tepelnych vymeniku a jak tyto zmeny by mohly prispet ke slepseni spotreby paliva.This thesis is a research about Brayton cycle. It contains different methods on how to improve the efficiency of the cycle. Also it explains one of these methods more precisely and describes different options such as IRA (Intercooled Recuperative Aeroengine) which is a project from Munich Technical University. Besides it explains different studies about heat exchangers and how these modifications could help to improve fuel economy.
Implementation of control schemes on a DC-AC terminal based on a HVDC-MMC
Los sistemas de transmisión de energía eléctrica a alta tensión en corriente directa o High Voltage Direct Current (HVDC) se han convertido en una solución atractiva para la integración de fuentes de energía renovables cómo las granjas eólicas que se encuentran alejadas de los centros de consumo.Tradicionalmente esta energía es transmitida mediante enlaces de corriente alterna (ac) lo que acarrea costos técnicos y económicos muy elevados. Los sistemas HVDC reducen las pérdidas que están asociadas a los efectos capacitivos de las líneas de transmisión ya que no dependen de la frecuencia y la distancia a la cual se transmite la energía por lo tanto no existe la necesidad de sistemas de compensación, utilizan un espacio más reducido para la ubicación de
torres y las pérdidas de energía por conducción se reducen considerablemente. Los sistemas HVDC en su estructura topológica cuentan con estaciones convertidoras que realizan el proceso de conversión de energía ac-dc y dc-ac respectivamente, estas estaciones convertidoras se basan en la electrónica de potencia cuya configuración permite realizar la conversión de la energía y ser
transmitida a largas distancias. Los sistemas de control requeridos por las estaciones convertidoras son de alta complejidad y no es una tarea sencilla diseñarlos debido a que el número de variables a regular es bastante alto, cómo las corrientes circulantes por los brazos, corrientes de salida, tensión en los capacitores entre otras. El objetivo principal de este proyecto es diseñar una técnica de control adecuada para un terminal HVDC basado en Modular Multilevel Converter (MMC), que garantice la estabilidad del sistema frente a pequeñas perturbaciones en las principales variables eléctricas, cómo por ejemplo cuando se presentan desbalances en la tensión y corriente de la red eléctrica, desbalance de tensión en los capacitores, reducción de las corrientes circulantes y el balance de energía en el terminal MMC. En el proyecto se realizará el modelado de un terminal MMC teniendo en cuenta el comportamiento dinámico del sistema, también se desarrollarán simulaciones del modelo en MATLAB Simulink para realizar la validación del modelo y diseñar las diferentes técnicas de control requeridas para cada tipo de variable.High voltage direct current or High Voltage Direct Current (HVDC) electric power transmission systems have become an attractive solution for the integration of renewable energy sources such as wind farms that are far from consumption centers. Traditionally, this energy is transmitted through alternating current (ac) links, which entails very high technical and economic costs. HVDC systems reduce the losses that are associated with the capacitive effects of the transmission lines since they do not depend on the frequency and the distance at which the energy is transmitted, therefore there is no need for compensation systems, they use a
space smaller for the location of towers and energy losses by conduction are considerably reduced. HVDC systems in their topological structure have converter stations that carry out the AC-DC and DC-AC energy conversion process respectively, these converter stations are based on power electronics whose configuration allows energy to be converted and transmitted. a long
distance. The control systems required by the converter stations are highly complex and it is not an easy task to design them because the number of variables to regulate is quite high, such as the circulating currents through the arms, output currents, voltage in the capacitors between others. The main objective of this project is to design a suitable control technique for an HVDC
terminal based on the Modular Multilevel Converter (MMC), which guarantees the stability of the system against small disturbances in the main electrical variables, such as when there are imbalances in the voltage and current of the electrical network, voltage imbalance in the capacitors, reduction of circulating currents and the energy balance in the MMC terminal. In the project, the modeling of an MMC terminal will be carried out taking into account the dynamic behavior of the system, simulations of the model will also be developed in MATLAB Simulink to carry out the validation of the model and design the different control techniques required for each type of variable. The design will be implemented in a digital signal processor or Digital Signal Processing (DSP) to be validated in a prototype of the proposed system.MaestríaMagíster en Ingeniería EléctricaContents
pág.
1 Introduction
2 Objectives 3
2.1 General Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.2 Specific Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3 Literature Review 5
3.1 High Voltage Direct Current (HVDC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.1.1 Advantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3.1.2 Disadvantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.2 Most essential projects of HVDC systems . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2.1 ABB implementations [1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2.2 Siemens Implementation [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.3 HVDC Topologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.3.1 Bipolar Set-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.3.2 Homopolar Set-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.3.3 Back to Back Set-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.3.4 Pole to Pole Set-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.4 Power Electronics Converters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.5 Line Commutated Converter (LCC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.5.1 LCC Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.6 Voltage Source Converter (VSC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.6.1 VSC Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4 Modular Multilevel Converter 19
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2 Submodule Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.3 Operating Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.3.1 Currents Relation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.3.2 Circulating Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.4 System Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4.1 MMC Averaged Dynamic Model . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4.2 Dynamic Performance of the MMC . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.4.3 Selection of the Mean Sum Capacitor Voltages . . . . . . . . . . 27
4.4.4 Averaging Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.5 Design Considerations of the MMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.5.1 Design of The Submodule Capacitance CSM . . . . . . . . . . . 31
4.5.2 Arm Inductance Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.6 Modulation Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.6.1 Carrier Disposition PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.6.2 Carrier Phase Shifted PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5 Control Schemes Applied to an MMC Terminal 41
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2 Proportional Integral Control (PI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2.1 Active and Reactive Power Control . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.2.2 Internal Current Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.2.3 Average Voltage Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.2.4 Single Voltage Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.2.5 Reference Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.3 Proportional Integral Resonant Control (PIR) . . . . . . . . . . . . . . 49
5.3.1 Time Delays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.3.2 Output Current Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.3.3 Circulating Current Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.3.4 Reference Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.3.5 Hybrid Voltage Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.3.6 Phase Locked Loop (PLL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.4 Model Predictive Control (MPC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
6 Simulation and Results 71
6.1 Output Voltage Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6.2 Output Current Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6.3 SM Capacitor Voltage Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.4 Circulating current Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.5 Small Signal Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
7 Experimental Results on a Scale Down MMC Prototype 83
7.1 Design Considerations for the Experimental MMC . . . . . . . . . . . . 85
7.1.1 MMC Submodule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
7.2 Measurement Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7.2.1 Current Transducer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7.2.2 Voltage Transducer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
7.3 Control Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
7.4 Experimental Waveforms of the MMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
8 Conclusion and Remarks 99
References 10
Implementation of control schemes on a DC-AC terminal based on a HVDC-MMC
Los sistemas de transmisión de energía eléctrica a alta tensión en corriente directa o High Voltage Direct Current (HVDC) se han convertido en una solución atractiva para la integración de fuentes de energía renovables cómo las granjas eólicas que se encuentran alejadas de los centros de consumo.Tradicionalmente esta energía es transmitida mediante enlaces de corriente alterna (ac) lo que acarrea costos técnicos y económicos muy elevados. Los sistemas HVDC reducen las pérdidas que están asociadas a los efectos capacitivos de las líneas de transmisión ya que no dependen de la frecuencia y la distancia a la cual se transmite la energía por lo tanto no existe la necesidad de sistemas de compensación, utilizan un espacio más reducido para la ubicación de
torres y las pérdidas de energía por conducción se reducen considerablemente. Los sistemas HVDC en su estructura topológica cuentan con estaciones convertidoras que realizan el proceso de conversión de energía ac-dc y dc-ac respectivamente, estas estaciones convertidoras se basan en la electrónica de potencia cuya configuración permite realizar la conversión de la energía y ser
transmitida a largas distancias. Los sistemas de control requeridos por las estaciones convertidoras son de alta complejidad y no es una tarea sencilla diseñarlos debido a que el número de variables a regular es bastante alto, cómo las corrientes circulantes por los brazos, corrientes de salida, tensión en los capacitores entre otras. El objetivo principal de este proyecto es diseñar una técnica de control adecuada para un terminal HVDC basado en Modular Multilevel Converter (MMC), que garantice la estabilidad del sistema frente a pequeñas perturbaciones en las principales variables eléctricas, cómo por ejemplo cuando se presentan desbalances en la tensión y corriente de la red eléctrica, desbalance de tensión en los capacitores, reducción de las corrientes circulantes y el balance de energía en el terminal MMC. En el proyecto se realizará el modelado de un terminal MMC teniendo en cuenta el comportamiento dinámico del sistema, también se desarrollarán simulaciones del modelo en MATLAB Simulink para realizar la validación del modelo y diseñar las diferentes técnicas de control requeridas para cada tipo de variable.High voltage direct current or High Voltage Direct Current (HVDC) electric power transmission systems have become an attractive solution for the integration of renewable energy sources such as wind farms that are far from consumption centers. Traditionally, this energy is transmitted through alternating current (ac) links, which entails very high technical and economic costs. HVDC systems reduce the losses that are associated with the capacitive effects of the transmission lines since they do not depend on the frequency and the distance at which the energy is transmitted, therefore there is no need for compensation systems, they use a
space smaller for the location of towers and energy losses by conduction are considerably reduced. HVDC systems in their topological structure have converter stations that carry out the AC-DC and DC-AC energy conversion process respectively, these converter stations are based on power electronics whose configuration allows energy to be converted and transmitted. a long
distance. The control systems required by the converter stations are highly complex and it is not an easy task to design them because the number of variables to regulate is quite high, such as the circulating currents through the arms, output currents, voltage in the capacitors between others. The main objective of this project is to design a suitable control technique for an HVDC
terminal based on the Modular Multilevel Converter (MMC), which guarantees the stability of the system against small disturbances in the main electrical variables, such as when there are imbalances in the voltage and current of the electrical network, voltage imbalance in the capacitors, reduction of circulating currents and the energy balance in the MMC terminal. In the project, the modeling of an MMC terminal will be carried out taking into account the dynamic behavior of the system, simulations of the model will also be developed in MATLAB Simulink to carry out the validation of the model and design the different control techniques required for each type of variable. The design will be implemented in a digital signal processor or Digital Signal Processing (DSP) to be validated in a prototype of the proposed system.MaestríaMagíster en Ingeniería EléctricaContents
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1 Introduction
2 Objectives 3
2.1 General Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.2 Specific Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3 Literature Review 5
3.1 High Voltage Direct Current (HVDC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.1.1 Advantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3.1.2 Disadvantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.2 Most essential projects of HVDC systems . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2.1 ABB implementations [1] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.2.2 Siemens Implementation [2] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3.3 HVDC Topologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.3.1 Bipolar Set-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.3.2 Homopolar Set-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.3.3 Back to Back Set-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.3.4 Pole to Pole Set-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
3.4 Power Electronics Converters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.5 Line Commutated Converter (LCC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3.5.1 LCC Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.6 Voltage Source Converter (VSC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.6.1 VSC Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4 Modular Multilevel Converter 19
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.2 Submodule Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.3 Operating Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.3.1 Currents Relation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.3.2 Circulating Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.4 System Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4.1 MMC Averaged Dynamic Model . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.4.2 Dynamic Performance of the MMC . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.4.3 Selection of the Mean Sum Capacitor Voltages . . . . . . . . . . 27
4.4.4 Averaging Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.5 Design Considerations of the MMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.5.1 Design of The Submodule Capacitance CSM . . . . . . . . . . . 31
4.5.2 Arm Inductance Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.6 Modulation Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.6.1 Carrier Disposition PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.6.2 Carrier Phase Shifted PWM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5 Control Schemes Applied to an MMC Terminal 41
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2 Proportional Integral Control (PI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2.1 Active and Reactive Power Control . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.2.2 Internal Current Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.2.3 Average Voltage Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.2.4 Single Voltage Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.2.5 Reference Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.3 Proportional Integral Resonant Control (PIR) . . . . . . . . . . . . . . 49
5.3.1 Time Delays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.3.2 Output Current Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.3.3 Circulating Current Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.3.4 Reference Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.3.5 Hybrid Voltage Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.3.6 Phase Locked Loop (PLL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.4 Model Predictive Control (MPC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
6 Simulation and Results 71
6.1 Output Voltage Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6.2 Output Current Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6.3 SM Capacitor Voltage Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.4 Circulating current Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
6.5 Small Signal Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
7 Experimental Results on a Scale Down MMC Prototype 83
7.1 Design Considerations for the Experimental MMC . . . . . . . . . . . . 85
7.1.1 MMC Submodule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
7.2 Measurement Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7.2.1 Current Transducer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
7.2.2 Voltage Transducer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
7.3 Control Stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
7.4 Experimental Waveforms of the MMC . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
8 Conclusion and Remarks 99
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