¿Investigar por investigar?

Editorial Vol.26 No.3Editorial Vol.26 No.

Topologías para la Interconexión de Baterías y Supercondensadores en Microrredes de Tipo Residencial con Generación Intermitente

Context:This paper presents a comparative study of the performance of three topologies for interconnecting Lithium ion batteries and supercapacitors in a hybrid energy storage system for use in electric residential microgrids with intermittent generation. The hybrid system’s main purpose is to prolong battery life, using the supercapacitor to handle the dynamic component of current from a pulsed current load. This work builds upon a preliminary simulation-based study, in which two semi-active topologies were compared and evaluated. Here, we add an active topology to the study and describe the operational benefits of each topology. Method:For every topology in this study, a non-isolated half-bridge bidirectional DC converter was used, and a proportional–integral (PI) double-loop linear ACC control algorithm was designed for controlling the converters. In the active topology an additional optimisation-based real-time frequencydecoupling control strategy was employed. Results:A parallel active topology allows better management of stored energy in the SC by supporting variation of SC terminal voltages with a DC converter as interface to the DC bus. Conclusions: Semi-active topologies are easier to design and control, but the operational benefits of supercapacitors require voltage variation at the terminals. This variation is made possible with an active topology. Acknowledgements: First author thanks Universidad Distrital Francisco Jos´e de Caldas for the financial support in his doctoral studies through the study commission contract N° 000101-2016.Contexto: Este art´ıculo presenta un estudio mediante simulaci´on del comportamiento de tres topolog´ıas para la interconexi´on de bater´ıas y supercondensadores en un sistema h´ıbrido de almacenamiento de energ´ıa con potencial aplicaci´on a microrredes el´ectricas residenciales. El estudio se basa en una comparaci´on preliminar de dos topolog´ıas semi-activas hecha por los autores. En este art´ıculo se a˜nade una topolog´ıa activa al estudio comparativo. Método: En cada una de las topolog´ıas del presente estudio se ha usado un convertidor DC bidireccional de medio puente y como estrategia de control b´asica se us´o un control de corriente promedio de doble lazo. Para la topolog´ıa activa se utiliz´o una estrategia de control adicional para el desacople de las componentes din´amicas y promedio de la carga o generaci´on pulsante. Resultados:La topolog´ıa activa permite utilizar mejor la energ´ıa almacenada en el condensador, gracias a la posibilidad de variar la tensi´on en sus terminales. Conclusiones:El dise˜no y control de las topolog´ıas semi-activas resulta mucho m´as sencillo que el de la topolog´ıa activa en paralelo. No obstante, para aprovechar la capacidad de almacenamiento del supercondensador, la tensi´on entre sus terminales debe tener una variaci´on importante, lo que se puede conseguir con la topolog´ıa activa. Agradecimientos: El Autor principal agradece a la Universidad Distrital Francisco Jos´e de Caldas por el apoyo financiero en sus estudios de doctorado a trav´es del contrato de comisi´on de estudios N° 000101-2016

Analysis of active islanding detection methods for grid-connected microinverters for renewable energy processing

[EN] This paper presents the analysis and comparison of the main active techniques for islanding detection used in grid-connected microinverters for power processing of renewable energy sources. These techniques can be classified into two classes: techniques introducing positive feedback in the control of the inverter and techniques based on harmonics injection. Accurate PSIMTM simulations have been carried out in order to perform a comparative analysis of the techniques under study and to establish their advantages and disadvantages according to IEEE standards.This work was supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation under Grant ENE2009-13998-C02-02.Trujillo Rodríguez, CL.; Velasco De La Fuente, D.; Figueres Amorós, E.; Garcerá, G. (2010). Analysis of active islanding detection methods for grid-connected microinverters for renewable energy processing. Applied Energy. 87(11):3591-3605. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2010.05.014S35913605871

Planificación de la electricidad en zonas rurales aisladas

The models used for the planning of electricity have changed in recent decades, as well as the users have done -the beginning and the end of the energy chain of the electrical system of power-; incorporating environmental, social, economic, technological variables, with new policies such as sustainable development, energy efficiency, the use of renewable sources of energy, universal access to energy, the energy transition, smart metering, response and demand management, geographic information systems, among others. However, in isolated rural areas with low population density, the traditional models are not appropriate (though they are used) in the pursuit of the common solution of their basic needs. In this article it reviews the context of the planning of electrical systems isolated, its various methodologies and the scope for communities with sparse population and income to ensure reliable operation, secure and economic energy delivery.Los modelos utilizados para la planificación de electricidad han cambiado en las últimas décadas, así como los usuarios -principio y fin de la cadena energética del sistema eléctrico de potencia- también lo han hecho, pues se han incorporado variables ambientales, sociales, económicas, tecnológicas; y nuevas alternativas  como el desarrollo sostenible, la eficiencia energética, el uso de fuentes renovables de energía, el acceso universal de la energía, la transición energética, la medición inteligente, la respuesta y la gestión de la demanda, los sistemas de información geográfica, entre otras. Sin embargo, en las zonas rurales aisladas, en especial con baja densidad de población, los modelos tradicionales no son convenientes (aunque son utilizados) en la búsqueda de la solución de sus necesidades energéticas básicas. En este artículo se revisa, en consecuencia, el contexto de la planificación de sistemas eléctricos aislados, sus diversas metodologías y los alcances para las comunidades con población escasa y bajos ingresos, para garantizar una operación fiable, segura y económica de la entrega de energía

Photovoltaic Power System With Battery Backup With Grid-Connection and Islanded Operation Capabilities

This paper presents the analysis, design, and experimentation results of a photovoltaic energy management system with battery backup. The proposed system is capable of both grid-connected and islanded operations. The main advantage of the proposed system is that, in grid-connected mode, the inverter works as a current source in phase with the grid voltage, injecting power to the grid and controlling the dc-link voltage. The dc/dc converter manages the battery charge. In islanded mode, the inverter control is reconfigured to work as a voltage source using droop schemes. The dc/dc converter controls the dc-link voltage to enable the maximum power point tracking reference to be followed. An operation protocol is proposed to ensure the quality of the energy supply and minimize energy loss. A battery bank is connected to the dc link as energy storage for islanded operation mode. The aim of this paper is to show that the proposed system performs correctly, without dangerous transients for the inverter or the loads. Simulation and experimental results on a 3-kW prototype show the feasibility of the proposed control strategy.This work was supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation under Grant ENE2009-13998-C02-02. The translation of this paper was funded by the Universitat Politecnica de Valencia, Spain.Velasco De La Fuente, D.; Trujillo Rodríguez, CL.; Garcerá, G.; Figueres Amorós, E.; Ortega González, R. (2013). Photovoltaic Power System With Battery Backup With Grid-Connection and Islanded Operation Capabilities. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 60(4):1571-1581. https://doi.org/10.1109/TIE.2012.2196011S1571158160

Modelado de sensores basado en la Arquitectura MDA para microrredes eléctricas

En este artículo se propone un modelo basado en la arquitectura MDA (Model Driven Architecture) para el diseño de una red de sensores inalámbricos que monitorea variables de tensión y corriente en una microrred eléctrica. Se describen sus componentes, el módulo sensor, el módulo de procesamiento, y por último el de transmisión de los datos.También se propone un modelo de toma de decisiones compuesto poruna carga, la red principal y una fuente de generación con un sistema de almacenamiento de energía

Diseño e implementación de unidades de conversión de energía eléctrica para uso en redes de generación a partir de fuentes no convencionales

In many places of the world there are zones where it is really complex to transport the electrical energy. In these cases, a solution is to provide itseif with own systems of generation in which the advantage of non-conventional power sources presented in these zones can be considered. An alternative is the design of a system that transforms and stores energy in a bank of batteries and, from this one, to convert it to values standard AC (e.g. 120V/60Hz). These conversions must be highly efficient, since generally it is energy available during certain periods, in many cases little and expensive one. In this paper is analyzed the convertion stage from a DC bus which provides a storage media of the energy that is collected through some type of source. They are also analyzed the operation principies, sizing of the components and characteristics of design for the implementation of DC/AC electronic units of conversion of low power able to handle active power and reactive power in both directions (from the batteries towards the network and vice versa) and with possibility of interconnection to others generation systems. Moreover, a practical analysis of the performance of the electronic unit is described.En muchoS lugares del mundo existen zonas adonde es realmente complejo transportar la energía eléctrica. Para estos casos, una solución es proveerse de sistemas propios de generación, entre los cuales puede considerarse el aprovechamiento de fuentes de energía, posiblemente no convencionales, presentes en estas zonas. Una alternativa es el diseño de un sistema que transforme y almacene energía en un banco de baterías y, a partir de este, convertirla en valores estándar A, C (por ejemplo, 120 V/60 Hz). Dichos procesos de  conversión deben ser muy eficientes, porque en general se trata de energía disponible durante ciertos periodos, en muchos casos escasa y costosa.En el presente artículo se analiza la etapa de conversión a partir de un bus DC el cual provee un medio de almacenamiento de la energía que se recolecta a través de algún tipo de fuente. Así mismo se analiza lo relacionado con los principios de operación, dimensionamiento de los componentes y características de diseño para la implementación de unidades electrónicas de conversión DC/AC de baja potencia, capaces de manejar potencia activa y reactiva en ambas direcciones (desde las baterías hacia la red y viceversa) y con posibilidad de interconexión a otros sistemas con generación. Además se presenta un análisis práctico del desempeño de la unidad electrónica

Topologies for Battery and Supercapacitor Interconnection in Residential Microgrids with Intermittent Generation

Context:This paper presents a comparative study of the performance of three topologies for interconnecting Lithium ion batteries and supercapacitors in a hybrid energy storage system for use in electric residential microgrids with intermittent generation. The hybrid system’s main purpose is to prolong battery life, using the supercapacitor to handle the dynamic component of current from a pulsed current load. This work builds upon a preliminary simulation-based study, in which two semi-active topologies were compared and evaluated. Here, we add an active topology to the study and describe the operational benefits of each topology. Method:For every topology in this study, a non-isolated half-bridge bidirectional DC converter was used, and a proportional–integral (PI) double-loop linear ACC control algorithm was designed for controlling the converters. In the active topology an additional optimisation-based real-time frequencydecoupling control strategy was employed. Results:A parallel active topology allows better management of stored energy in the SC by supporting variation of SC terminal voltages with a DC converter as interface to the DC bus. Conclusions: Semi-active topologies are easier to design and control, but the operational benefits of supercapacitors require voltage variation at the terminals. This variation is made possible with an active topology. Acknowledgements: First author thanks Universidad Distrital Francisco Jos´e de Caldas for the financial support in his doctoral studies through the study commission contract N° 000101-2016

INFRAESTRUCTURA DE COMUNICACIONES EN MICRORREDES ELECTRICAS

Este artículo muestra un estudio de la actualidad técnica y tecnológica de la infraestructura de comunicaciones utilizadas en  microrredes eléctricas, en este sentido ha surgido la necesidad de investigar, analizar, mejorar y desarrollar métodos de comunicación tanto alámbricos como inalámbricos que permitan crear una infraestructura de comunicaciones que soporte las características de control, supervisión y trasmisión de información entre dispositivos de control en una microrred de forma eficiente, segura y confiable.Dadas estas características en el artículo se analizan  las diferentes arquitecturas y topologías propuestas entorno a comunicaciones en el ambiente Smart Grid que se puedan adaptar a la forma en que opera una microrred. Se muestran las propuestas  y desarrollos realizados en el  área de telecomunicaciones concerniente a protocolos de comunicaciones utilizados en microrredes eléctricas, con el fin de conocer las tecnologías, protocolos y algoritmos utilizados en la transmisión de datos