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La necesidad de apelar a fuentes de energía alternativas y al proceso de transición energética que se lleva a cabo en Colombia ha hecho que los sistemas fotovoltaicos sean considerados como una fuente de generación de electricidad amigable con el medioambiente y sin huella de carbono. Sin embargo, los residuos que genera incluyen contaminantes como el plomo, el cadmio, el estaño y el silicio, y de no encontrar procesos adecuados de recolección, traslado y disposición de estos materiales, podrían convertirse en un problema para el medioambiente y para los seres humanos. De acuerdo con Holger (2022), a nivel global se generan más de treinta mil toneladas de residuos de paneles solares al año, y se estima que para el 2035 esa cantidad llegará al millón de toneladas por año. Por lo tanto, se realiza esta investigación documental con el objetivo de analizar el impacto socioambiental que generan los desechos tecnológicos provenientes del uso de la energía solar, estudiando el marco regulatorio colombiano, la forma como otras sociedades han enfrentado el problema y alternativas de solución propuestas en la literatura científica. Para tal fin se practica una investigación cualitativa, descriptiva, documental y no experimental que dará cuenta de los componentes potencialmente dañinos presentes en los paneles fotovoltaicos, el marco regulatorio colombiano y la posición del Estado ante la transición energética., The need to appeal to alternative energy sources and the energy transition process that is taking place in Colombia finds photovoltaic systems as a source of electricity generation that is friendly to the environment and without a carbon footprint. However, the waste it generates includes contaminants such as Lead, Cadmium, Tin, and Silicon that, if adequate collection, transfer, and disposal processes are not found, could become a problem for the environment and for human beings. According to Holger (2022), globally more than 30 thousand tons of waste from solar panels are generated per year and it is estimated that by 2035 that amount will reach one million tons per year. Therefore, this documentary research is carried out with the objective of analyzing the socio-environmental impact generated by technological waste from the use of solar energy, studying the Colombian regulatory framework, the way in which other societies have faced the problem and proposed alternative solutions. in the scientific literature. For this purpose, a qualitative, descriptive, documentary and non-experimental investigation is carried out that revealed the potentially harmful components present in photovoltaic panels, the Colombian regulatory framework and the position of the State regarding the energy transition.

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 an

The interest in updating electrical networks and the possibility of having power semiconductor devices with better features (e.g., reliability and efficiency) have encouraged the production of elements, such as a Solid-State Transformer (SST). The SST is one of the determining elements of the smart grid since it has the functionalities of a conventional transformer and allows an appropriate integration of distributed generation sources, loads, and energy storage devices with the traditional power grid, in addition to having system functionality advantages such as unity power factor, mitigation of sags and swells, improving system efficiency and quality, and allowing a bidirectional flow of power. For this reason, the SST could replace the traditional transformer, considering the advantages it offers functional and physicals (less weight and volume). The intelligent energy management of an SST in a smart grid is feasible through the regulation of the power flow in its central device so-called Dual Active Bridge (DAB), which due to its topology (two half-bridge and a high-frequency link) make possible the bidirectionally on the power flow and permit the interconnection of renewable sources and other elements dc into a smart grid, and that in this way the advantages of SST can be made available within a power system. Hence, this work focuses on proposing a current controller based on Proportional-Integral (PI) passivity that regulates the power flow bidirectionally in a DAB. The proposed controller guarantees the system’s stability in a closed-loop, maintaining its passive properties. In addition, this controller preserves the simplicity of a PI control with high performance and robustness, where its control law is simple and does not depend on the converter’s parameters

Las microrredes y los sistemas de generación distribuida adquieren mayor importancia a medida que se avanza a la red eléctrica del futuro, ya que son capaces de unificar la generación de pequeña y mediana escala con la energía limpia y los controles inteligentes. Su importancia también se debe a que, al integrar energías renovables, se reduce la dependencia energética de fuentes de energía que emplean combustibles fósiles, permitiendo que las redes de distribución sean modulares, bidireccionales y abiertas a cualquier forma de generación; el mayor inconveniente con su utilización es que la fuente primaria de las energías renovables (viento y radiación solar) es intermitente y variable en el tiempo.

This paper deals with the multi-objective operation of battery energy storage systems (BESS) in AC distribution systems using a convex reformulation. The objective functions are CO2 emissions, and the costs of the daily energy losses are considered. The conventional non-linear nonconvex branch multi-period optimal power flow model is reformulated with a second-order cone programming (SOCP) model, which ensures finding the global optimum for each point present in the Pareto front. The weighting factors methodology is used to convert the multi-objective model into a convex single-objective model, which allows for finding the optimal Pareto front using an iterative search. Two operational scenarios regarding BESS are considered: (i) a unity power factor operation and (ii) a variable power factor operation. The numerical results demonstrate that including the reactive power capabilities in BESS reduces 200 kg of CO2 emissions and USD 80 per day of operation. All of the numerical validations were developed in MATLAB 2020b with the CVX tool and the SEDUMI and SDPT3 solvers

This paper proposes adaptive virtual inertia for the synchronverter model implemented in a wind turbine generator system integrated into the grid through a back-to-back converter. A linear dynamic system is developed for the proposed adaptive virtual inertia, which employs the frequency deviation and the rotor angle deviation of the synchronverter model as the state variables and the virtual inertia and frequency droop gain as the control variables. In addition, the proposed adaptive virtual inertia uses a linear quadratic regulator to ensure the optimal balance between fast frequency response and wind turbine generator system stress during disturbances. Hence, it minimizes frequency deviations with minimum effort. Several case simulations are proposed and carried out in MATLAB/Simulink software, and the results demonstrate the effectiveness and feasibility of the proposed adaptive virtual inertia synchronverter based on a linear quadratic regulator. The maximum and minimum frequency, the rate change of the frequency, and the integral of time-weighted absolute error are computed to quantify the performance of the proposed adaptive virtual inertia. These indexes are reduced by 46.61%, 52.67%, 79.41%, and 34.66%, in the worst case, when the proposed adaptive model is compared to the conventional synchronverter model.

Power systems have faced significant changes in recent years due to the integration of renewable energies in the power grid. Thanks to its multiple advantages, the so-called clean energies play an important role in the development of the electrical system, allowing the active participation of end users in energy markets. However, the intermittent nature of these sources has delayed their full integration into power systems; unless operated in conjunction with energy storage systems (e.g. batteries, ultracapacitors, etc.) to smooth out the generation and match the demand. This article presents a power sharing methodology for the exchange of energy between batteries and ultracapacitors in a photovoltaic installation. The case study comprises a hybrid energy storage system, on-site generation and a residential user, where both the load and generation profiles are analyzed using wavelet transform. The high- and low-frequency components of both profiles are used to calculate the energy that is injected into the energy storage system. Results show that by separating the components of the signal in high and low frequencies it is possible to take advantage of the characteristics of each storage technology, extending its life cycle., Los sistemas de energía se han enfrentado a cambios importantes en los últimos años debido a la integración de las energías renovables en la red. Gracias a sus múltiples ventajas, las llamadas energías limpias juegan un papel importante en el desarrollo del sistema eléctrico, permitiendo la participación activa de los usuarios en la generación de energía. Sin embargo, la naturaleza intermitente de estas fuentes ha retrasado su integración completa en la red; este inconveniente ha hecho necesaria la implementación sistemas de almacenamiento de energía (por ejemplo, baterías, ultracapacitores, etc.) para facilitar su integración al sistema eléctrico. Este artículo presenta una metodología para el intercambio de energía entre baterías y ultracapacitores en un sistema fotovoltaico con el fin de obtener un sistema híbrido de almacenamiento de energía para un caso de estudio: un sistema fotovoltaico instalado a nivel residencial. Para este caso, los perfiles de carga y generación se analizan utilizando transformada wavelet para obtener los componentes de alta y baja frecuencia que se requieren para calcular la energía que se inyecta en el sistema de almacenamiento de energía. Los resultados muestran que al separar los componentes de la señal en alta y baja frecuencia es posible aprovechar las características de cada tecnología de almacenamiento alargando su ciclo de vida.

Power systems have faced significant changes in recent years due to the integration of renewable energies in the power grid. Thanks to its multiple advantages, the so-called clean energies play an important role in the development of the electrical system, allowing the active participation of end users in energy markets. However, the intermittent nature of these sources has delayed their full integration into power systems; unless operated in conjunction with energy storage systems (e.g. batteries, ultracapacitors, etc.) to smooth out the generation and match the demand. This article presents a power sharing methodology for the exchange of energy between batteries and ultracapacitors in a photovoltaic installation. The case study comprises a hybrid energy storage system, on-site generation and a residential user, where both the load and generation profiles are analyzed using wavelet transform. The high- and lowfrequency components of both profiles are used to calculate the energy that is injected into the energy storage system. Results show that by separating the components of the signal in high and low frequencies it is possible to take advantage of the characteristics of each storage technology, extending its life cycle, Los sistemas de energía se han enfrentado a cambios importantes en los últimos años debido a la integración de las energías renovables en la red. Gracias a sus múltiples ventajas, las llamadas energías limpias juegan un papel importante en el desarrollo del sistema eléctrico, permitiendo la participación activa de los usuarios en la generación de energía. Sin embargo, la naturaleza intermitente de estas fuentes ha retrasado su integración completa en la red; este inconveniente ha hecho necesaria la implementación sistemas de almacenamiento de energía (por ejemplo, baterías, ultracapacitores, etc.) para facilitar su integración al sistema eléctrico. Este artículo presenta una metodología para el intercambio de energía entre baterías y ultracapacitores en un sistema fotovoltaico con el fin de obtener un sistema híbrido de almacenamiento de energía para un caso de estudio: un sistema fotovoltaico instalado a nivel residencial. Para este caso, los perfiles de carga y generación se analizan utilizando transformada wavelet para obtener los componentes de alta y baja frecuencia que se requieren para calcular la energía que se inyecta en el sistema de almacenamiento de energía. Los resultados muestran que al separar los componentes de la señal en alta y baja frecuencia es posible aprovechar las características de cada tecnología de almacenamiento alargando su ciclo de vida.

La radiación Terahertz (THz) o Rayos T, define las ondas electromagnéticas con un rango de frecuencias entre 0,1 THz y 10 THz. Es posible categorizar las técnicas de detección de radiación en la banda de los THz en técnicas coherentes e incoherentes. La principal diferencia entre ellas es que en la técnica coherente se determinan tanto la amplitud como la fase de la señal recibida; pero, en la técnica incoherente, solo se mide la intensidad de la señal. La espectroscopía THz en el dominio del tiempo es, generalmente un método coherente. En él, la señal de THz induce corriente en la antena detectora, debido a la existencia de pares libres de electrones en el espacio de la antena. La fase de la señal de THz en este método se puede medir variando la longitud del camino óptico del pulso que excita las antenas. Los detectores directos como los piroeléctricos son principalmente detectores incoherentes. Estos detectores a temperatura ambiente son apropiados para aplicaciones donde no se requiere alta resolución espectral y tiempo de respuesta rápido comparados con los métodos coherentes. Este artículo presenta la medición experimental de diferentes materiales cuando se irradian con radiación de terahertz, aplicando técnicas de espectroscopia THz en el dominio del tiempo. La radiación es emitida por una antena fotoconductora, excitada por un láser de femtosegundos. Los resultados se obtienen al medir el pulso THz transmitido a través de los materiales al implementar sistemas de detección coherentes e incoherentes, obteniendo el índice de refracción y coeficiente de absorción, en caso de la técnica coherente, y el coeficiente de absorción en la técnica incoherente, para los distintos materiales estudiados en este trabajo.

Terahertz (THz) radiation or T-Ray defines electromagnetic waves with a frequency range between 0.1 THz and 10 THz. It is possible to categorize radiation detection techniques in the THz band in coherent and incoherent techniques. The main difference between them is that in the coherent technique, both the amplitude and the phase of the received signal are determined; but, in the incoherent technique, only the intensity of the signal is measured. THz spectroscopy in the time domain is generally a coherent method. Direct detectors such as pyroelectrics are mainly incoherent detectors. This article presents the experimental measurement of different materials when irradiated with terahertz radiation, applying THz spectroscopy techniques in the time domain. The radiation is emitted by a photoconductive antenna, excited by a femtosecond laser. The results are obtained by measuring the THz pulse transmitted through the materials by implementing coherent and incoherent detection systems, analyzing the data obtained, it was possible to obtain the refractive index and absorption coefficient, in case of the coherent technique, and the absorption coefficient in the incoherent technique, for the different materials studied in this work. With these results, it is concluded that it is possible to perform a characterization of different types of materials when irradiated with THz radiation, which leads to various applications from safety to quality control., La radiación Terahertz (THz) o Rayos T, define las ondas electromagnéticas con un rango de frecuencias entre 0,1 THz y 10 THz. Es posible categorizar las técnicas de detección de radiación en la banda de los THz en técnicas coherentes e incoherentes. La principal diferencia entre ellas es que en la técnica coherente se determinan tanto la amplitud como la fase de la señal recibida; pero, en la técnica incoherente, solo se mide la intensidad de la señal. La espectroscopía THz en el dominio del tiempo es, generalmente un método coherente. En él, la señal de THz induce corriente en la antena detectora, debido a la existencia de pares libres de electrones en el espacio de la antena. La fase de la señal de THz en este método se puede medir variando la longitud del camino óptico del pulso que excita las antenas. Los detectores directos como los piroeléctricos son principalmente detectores incoherentes. Estos detectores a temperatura ambiente son apropiados para aplicaciones donde no se requiere alta resolución espectral y tiempo de respuesta rápido comparados con los métodos coherentes. Este artículo presenta la medición experimental de diferentes materiales cuando se irradian con radiación de terahertz, aplicando técnicas de espectroscopia THz en el dominio del tiempo. La radiación es emitida por una antena fotoconductora, excitada por un láser de femtosegundos. Los resultados se obtienen al medir el pulso THz transmitido a través de los materiales al implementar sistemas de detección coherentes e incoherentes, obteniendo el índice de refracción y coeficiente de absorción, en caso de la técnica coherente, y el coeficiente de absorción en la técnica incoherente, para los distintos materiales estudiados en este trabajo.

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.

El presente trabajo de investigación documenta el diseño y construcción de un dispositivo que permite la generación de forma de ondas senoidal con magnitud y frecuencia variable que permite determinar el modelo dinámico del generador síncrono por medio de pruebas de barrido de frecuencia a rotor bloqueado StandStill Frequency Response Test, (SSFR). En la construcción se incluyeron para el control microcontroladores Arduino Mega 2650, y para la generación de ondas de potencia transistores bipolares de puerta aislada (IGBT).

Los motores de inducción, especialmente los de rotor jaula de ardilla, se convirtieron en pieza fundamental en aquellas aplicaciones que requieren la transformación de energía eléctrica a mecánica, consiguiendo reemplazar los motores dc en la mayoría de los procesos (alrededor del 90% de las operaciones), como en el traslado de cargas pesadas, bombas centrífugas de impulsión, bandas transportadoras, herramientas eléctricas o en autos eléctricos, entre otros [1-4]. Lo anterior se debe al surgimiento de la electrónica de potencia, de microcontroladores más robustos, y al desarrollo de controles modernos que permitieron avanzar en el estudio de controladores de velocidad y torque para los motores de inducción. Aunque los motores dc de excitación separada pueden ser regulados fácilmente, se hizo indispensable desarrollar técnicas de control para las máquinas ac, debido a que los primeros presentan desventajas por su alto costo en el mantenimiento, además de tener un margen reducido en la variabilidad de su velocidad [2, 5]. Los controladores de velocidad y par que se han desarrollado para los motores de inducción, han tenido como base el funcionamiento de los motores dc debido a que estos pueden ser regulados con sus corrientes de campo if y de armadura iA, que son variables independientes entre sí. A través de if e iA, se controla el flujo magnético del motor r (por consiguiente su velocidad mecánica !r) y el torque electromagnético e, respectivamente. Sin embrago, en los motores de inducción la difi cultad radica en la no linealidad de su modelo matemático y en el fuerte acoplamiento entre su flujo magnético y su par [1, 2, 6], haciendo necesario el uso de técnicas matemáticas de transformación establecidas por Park y Clark, y cuales permiten desarrollar el modelo del motor de inducción jaula de ardilla, como un conjunto de ecuaciones desacopladas, ya sea en el marco de referencia en cuadratura estacionario o giratorio dq . Es con base en esta teoría que se puede esta

La generación distribuida o generación descentralizada es aquella que se conecta a la red de distribución de energía eléctrica y que se caracteriza por encontrarse instalada en puntos cercanos al consumo. Este nuevo modelo acerca la generación a los centros de consumo trayendo consigo algunas ventajas como lo son facilitar el uso de energías renovables, aumentar la eficiencia en la generación y la calidad de la energía, brindar altos niveles de confiabilidad y disminuir los costos económicos [1]. Inicialmente no se tenía conocimiento sobre el impacto ambiental que generaba el uso de carbón, madera y otros combustibles fósiles necesarios para hacer funcionar las locomotoras y las grandes fábricas construidas para suplir la creciente demanda de productos; pero en el último milenio el hombre ha cuestionado la utilización de fuentes no renovables de energía y ha crecido el interés por emplear fuentes renovables que son más amigables con el medio ambiente por su baja producción de gases de efecto invernadero.

Este artículo analiza el desempeño del control de corriente predictivo en la operación de inversores fuente de voltaje o Voltage Source Inverter (VSI), que sirven de elemento de conexión de energías renovables a la red eléctrica. El VSI es comúnmente utilizado para convertir señales de corriente continua, obtenidas a partir de fuentes renovables o de sistemas de acumulación, en señales de corriente alterna de amplitud y frecuencia constantes. Con este propósito, se implementa una estrategia que define la secuencia de conmutación de los semiconductores de potencia del convertidor conocida como técnica PWM. Además, se requiere realizar el control de la corriente que se inyecta a la red requiriendo un algoritmo de control adicional, que actúa en conjunto con la técnica PWM. El principal aporte del artículo consiste en demostrar que el control de corriente predictivo presenta mejores características en comparación con el control orientado de corriente, que es la estrategia más conocida. Inicialmente, se analizan las técnicas PWM convencionales y luego, se realiza la formulación de las técnicas de control de corriente. El control predictivo minimiza el error futuro de la corriente definiendo el mejor estado de conmutación en cada período. Las dos técnicas de control de corriente presentan buenos resultados. Pero sobresale el control predictivo por su simplicidad, fácil implementación, bajo contenido armónico y menor tiempo de respuesta.

El presente artículo evalúa el desempeño de un filtro activo empleando tres diferentes técnicas de control de corriente de banda de histéresis: banda fija, banda adaptativa y con modulación por vector espacial. En la comparación se estudian las características de cada técnica y mediante simulación se evalúa su desempeño y operación. En todos los casos se emplea la teoría pq para el cálculo de las corrientes de referencia y se emplea un controlador proporcional para regular la tensión del bus de continua. De acuerdo con los resultados, las técnicas PWM evaluadas permiten una reducción del contenido armónico de la corriente de la red de alimentación de 31 % sin compensación, a un 6 %, considerando el filtro activo de potencia. La técnica de banda adaptativa de histéresis presenta el más bajo desempeño en la reducción de armónicos en las corrientes de la red. Además, se tiene que el método de banda fija de histéresis es el más recomendado para aplicaciones de filtros paralelo debido a que posee una estructura más simple que permite su implementación. Los resultados tambien muestran que la técnica de banda adaptativa de histéresis es la que presenta mayor reducción en las variaciones de la frecuencia de conmutación, requiriendo mayor número de operaciones, ya que requiere calcular el ancho de banda en cada iteración. Mientras que la técnica de modulación por vector espacial y banda de histéresis presenta frecuencias de conmutación altamente variables y mayor complejidad en su implementación.

This paper evaluates the performance of an active power filter using three hysteresis band current control techniques: fixed-band, adaptive-band, and Space Vector Modulation. The characteristics of each method, along with their behaviour under different operating conditions, are studied by means of time domain simulations. The pq theory is used in all the cases to calculate the current reference, and a proportional controller is implemented to regulate the voltage in the dc bus. Based on the results, the PWM techniques evaluated in this work enable a reduction in the harmonic content of the supply grid currents that ranges from 31% without compensation to 6% after the active power filter is connected. The adaptive hysteresis band method exhibited the worst performance in the elimination of harmonics in grid currents; furthermore, it presented the largest reduction of variations in the switching frequency and requires more calculation time because the band width must be computed at each iteration. In turn, the fixed hysteresis band alternative is the most widely recommended for applications that involve parallel filters because it has a simpler structure that enables its implementation. Finally, the technique that combines space vector modulation and hysteresis band current control produced highly-variable switching frequencies and a more complex implementation., El presente artículo evalúa el desempeño de un filtro activo empleando tres diferentes técnicas de control de corriente de banda de histéresis: banda fija, banda adaptativa y con modulación por vector espacial. En la comparación se estudian las características de cada técnica y mediante simulación se evalúa su desempeño y operación. En todos los casos se emplea la teoría pq para el cálculo de las corrientes de referencia y se emplea un controlador proporcional para regular la tensión del bus de continua. De acuerdo con los resultados, las técnicas PWM evaluadas permiten una reducción del contenido armónico de la corriente de la red de alimentación de 31 % sin compensación, a un 6 %, considerando el filtro activo de potencia. La técnica de banda adaptativa de histéresis presenta el más bajo desempeño en la reducción de armónicos en las corrientes de la red. Además, se tiene que el método de banda fija de histéresis es el más recomendado para aplicaciones de filtros paralelo debido a que posee una estructura más simple que permite su implementación. Los resultados tambien muestran que la técnica de banda adaptativa de histéresis es la que presenta mayor reducción en las variaciones de la frecuencia de conmutación, requiriendo mayor número de operaciones, ya que requiere calcular el ancho de banda en cada iteración. Mientras que la técnica de modulación por vector espacial y banda de histéresis presenta frecuencias de conmutación altamente variables y mayor complejidad en su implementación.

The Comisión de Energía y Gas (CREG) published in 2016 the guidelines to calculate the reliability charge for solar plants. The methodology indicates that in order to calculate the base load power for the reliability charge, it is required ten years of information with solar radiation and ambient temperature. In Colombia there is not such information, thus it is required to use strategies to estimate the required information from available data. In this paper Artificial Neutral Networks are used to estimate solar radiation considering ambient temperature, relative humidity and month of the year., La Comisión de Energía y Gas (CREG) estableció a finales del 2016 una metodología para el cálculo del Cargo por Confiabilidad de plantas solares fotovoltaicas. En esta se establece que se requieren series históricas de más de diez años de irradiación solar y temperatura ambiente en el sitio de instalación de la planta para el cálculo de dicho cargo, sin embargo, en Colombia no se cuenta con datos históricos con dicha información, por lo que se requiere de estrategias que permitan la estimación de dichas series a partir de otras variables de entrada. El presente artículo emplea Redes Neuronales Artificiales para estimar datos de radicación solar requeridos utilizando como datos de entrada la humedad relativa, temperatura ambiente y mes del año.

This paper analyzes the performance of the predictive current control technique in the operation of Voltage Source Inverters (VSI) used to connect renewable resources to the power grid. VSIs are commonly used to convert DC power from renewable energy sources, such as energy storage units, solar power plants and fuel cells, to AC power with constant magnitude and frequency. For this purpose, a strategy known as PWM was implemented to determine the switching sequence of the converter’s power semiconductors. In addition, the current being injected into the grid must be controlled; thus, an additional control algorithm was required to operate in conjunction with the PWM technique. The main contribution of this paper is demonstrating that predictive current control presents better characteristics than current-oriented control, the most widely used strategy. The first section analyzes conventional PWM techniques and, in the second part, current control techniques are formulated. Predictive control minimizes the future error of the current by defining the best switching state in each period. The two current control techniques present good performance. However, predictive control is preferable due to its simplicity, easy implementation, low harmonic content, as well as reduced response time., Este artículo analiza el desempeño del control de corriente predictivo en la operación de inversores fuente de voltaje o Voltage Source Inverter (VSI), que sirven de elemento de conexión de energías renovables a la red eléctrica. El VSI es comúnmente utilizado para convertir señales de corriente continua, obtenidas a partir de fuentes renovables o de sistemas de acumulación, en señales de corriente alterna de amplitud y frecuencia constantes. Con este propósito, se implementa una estrategia que define la secuencia de conmutación de los semiconductores de potencia del convertidor conocida como técnica PWM. Además, se requiere realizar el control de la corriente que se inyecta a la red requiriendo un algoritmo de control adicional, que actúa en conjunto con la técnica PWM. El principal aporte del artículo consiste en demostrar que el control de corriente predictivo presenta mejores características en comparación con el control orientado de corriente, que es la estrategia más conocida. Inicialmente, se analizan las técnicas PWM convencionales y luego, se realiza la formulación de las técnicas de control de corriente. El control predictivo minimiza el error futuro de la corriente definiendo el mejor estado de conmutación en cada período. Las dos técnicas de control de corriente presentan buenos resultados. Pero sobresale el control predictivo por su simplicidad, fácil implementación, bajo contenido armónico y menor tiempo de respuesta.

In this paper an interconnection and damping assignment passivity-based control (IDA-PBC) applied to the hydro-Turbine governing systems (HTGS) is proposed to regulate the relative deviation of turbine speed in single machine infinite bus system. The passivity-based control (PBC) theory is selected because in the open-loop the HTGS has a port-Hamiltonian (pH) structure. The PBC theory takes advantage of the pH structure of the open-loop dynamical system to design a general control law, which preserves the passive structure in closedloop via interconnection and damping reassignment. Additionally, the PBC theory guarantees globally asymptotically stability in the sense of Lyapunov for the close-loop dynamical system. Time-domain simulations demonstrate the robustness and proper performance of the proposed methodology applied to the HTGS under different operative conditions. © 2018 IEEE.

Tradicionalmente se utilizan enlaces tipo ac para el transporte de la energía eléctrica y debido a el avance de la electrónica de potencia y la mejora en los procesos de manufactura de dispositivos semiconductores, se ha venido explorando la implementación de enlaces en dc para el transporte de la energía, sin embargo, debido a los avances de la electrónica de potencia una forma moderna de hacerlo es por medio de enlaces de alta tensión en corriente directa (HVDC). Los sistemas HVDC pueden transportar energía de forma eficiente y económica a muy largas distancias debido a su reducción de consumo por efecto reactivo puesto que no hay variaciones en la corriente, una de las grandes ventajas de estos sistemas es que permiten un control de la potencia activa, reactiva y la frecuencia de operación de la red eléctrica. Una configuración típica de un sistema HVDC está compuesta por dos transformadores de potencia, inductancias de líneas, filtros y cables conductores que comunican las estaciones conversoras. Las características de las redes HVDC dependen del tipo de tecnología a implementar en los sistemas. Estos sistemas se dividen principalmente entre la tecnología convencional HVDC-LCC y la HVDC-VSC. La tecnología convencional o HVDC-LCC se caracteriza porque sus convertidores de potencia están compuestos por tiristores o SCR como elementos de conmutación, en cambio la tecnología HVDC-VSC se basa en convertidores de potencia con semiconductores del tipo IGBTs como elemento de conmutación…

El aumento en la demanda energética ha sido impulsado por el crecimiento de la población mundial, causando el aumento en el número de plantas generadoras de energía eléctrica, tales como hidráulicas, y de combustibles fósiles. La amplia utilización de estos combustibles fósiles como materia prima en las plantas térmicas, ha contribuido a la generación de gases de efecto invernadero. Debido a las consecuencias negativas que estos tienen sobre el ambiente y las personas, se ha incentivado dentro de la investigación al desarrollo e implementación de fuentes de energía renovables. La generación global de energía eléctrica a través de fuentes renovables cuenta actualmente con una capacidad instalada de 2.786.637 MW [1], destacándose la generación eólica con 466.505 MW [1]. Las granjas eólicas se encuentran ubicadas generalmente a largas distancias de los centros de consumo en zonas costeras (on-shore) y mar adentro (off-shore). Sin embargo, las amplias distancias generan altos efectos inductivos y capacitivos en los sistemas de transmisión tradicionales HVAC, lo cual causa problemas de inestabilidad y la necesidad de instalar compensación reactiva. Una solución implementada desde mediados del siglo pasado es la utilización de terminales High-Voltage Direct-Current (HVDC). Desde su aparición han mostrado diversas topologías, la más madura de ellas se denomina Line Commutated Converter (LCC), la cual emplea tiristores como dispositivos semiconductores [2]. Posteriormente apareció el terminal Voltaje Source Converter (VSC) basado en Gate Turn-off Thyristors (GTO) [3], y más tarde con Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) que es utilizado en la topología Modular Multilevel Converter (MMC) [4]…

El suministro del servicio de energía eléctrica a los usuarios residenciales, comerciales, industriales y en general, es producto del proceso de generación, transporte y comercialización del cual hacen parte varios actores. La producción de la energía es tarea de las empresas de generación, su función es emplear recursos como: agua, carbón, energía solar, etc. para convertirlos en energía eléctrica. Desde donde se produce la energía y hasta los diferentes puntos de consumo, se utilizan largas y grandes autopistas que conforman la red de transmisión; de allí se derivan ramales más pequeños o calles que componen la red de distribución y se transforma la energía en niveles adecuados para su comercialización o venta. Esto con el fin de usar electrodomésticos, equipos de oficina, máquinas de producción a nivel industrial o iluminación.

El interés por los Smartgrids ha crecido a nivel mundial debido a que proporcionan un uso eficiente de la energía y la información, por lo tanto, varias empresas del sector eléctrico han empezado a basar sus planes de expansión y modernización teniendo en cuenta este concepto. El modelo de Smartgrids permite la interacción e integración de todos los participantes en el sector eléctrico (generadores, transportadores y consumidores) [1] y a diferencia del modelo tradicional ayuda a mejorar las condiciones operativas de la red eléctrica haciéndola más eficiente, confiable y respetuosa con el medio ambiente, garantizando la prestación del servicio [2]. Los Smartgrids tienen como característica principal el flujo bidireccional de la potencia, el cual es logrado por el transformador de estado sólido o Solid State Transformer (SST) que es considerado una parte importante en los Smartgrids debido a que además de tener un flujo bidireccional ayuda a la integración de fuentes de energía renovables a la red de potencia y a solucionar problemas de calidad de energía, estas múltiples ventajas hacen del SST uno de los elementos más prometedores en el futuro de la red eléctrica. El SST será proyectado como el elemento clave en los Smartgrids, por lo tanto, una adecuada operación de éste es garantizada a través de un buen diseño de sus componentes, entre sus diferentes componentes se encuentran varios convertidores de potencia como: ac-dc, dc-ac y un convertidor dc-dc denominado Dual Active Bridge (DAB). El DAB es utilizado para el diseño del control de flujo de potencia bidireccional y será el elemento de interés en este documento, por lo tanto, se presentará una metodología de diseño y construcción del DAB, permitiendo validar el convertidor DAB en lazo abierto.

En este trabajo se presenta el diseño de un controlador difuso Takagi-Sugeno (T-S), con un esquema de seguimiento de trayectoria para el sistema conocido como péndulo con rueda de reacción. A partir del modelo de estados no lineal, se definen los puntos de operación donde el sistema funcionará y se aplica la técnica de linealización por no linealidad sectorial con el fin de implementar reguladores lineales locales. Con los modelos linealizados reducidos y con base en las características dinámicas deseadas de lazo cerrado, se diseñan los reguladores locales que, al ser combinados, usando las funciones de pertenencia del modelo difuso, generan la señal de control global que contiene dos términos: el regulador y el seguimiento simple de la referencia. El controlador difuso propuesto logra llevar el péndulo desde su posición de equilibrio natural a la posición invertida de forma gradual, con oscilaciones de amplitud creciente y con mínimo error de seguimiento. Cuando el péndulo alcanza la posición deseada invertida, se usa un regulador sobre el modelo linealizado completo alrededor del punto de operación. Los resultados de simulación muestran el seguimiento de la trayectoria angular (del péndulo) y el desempeño del controlador ante pequeñas perturbaciones. La señal de control y la velocidad angular de la rueda son presentadas con el fin de verificar que se mantienen dentro de los límites de operación establecidos. Si bien se presenta saturación en la señal de control, se obtiene un error de seguimiento menor a 0,22 radianes.

In this work, the design of a Takagi-Sugeno Fuzzy controller with a trajectorytracking scheme for the reaction wheel pendulum is presented. By using the nonlinear state-space model, the system’s operating points are defined, then, the sector nonlinearity method is applied to obtain a linearized model of the system in order to implement linear local regulators. Once the reduced linearized models are obtained, and based on the desired closed loop response, local regulators are designed to generate the global control signal. This signal comprises two terms: The regulator and the reference tracking term. The proposed Fuzzy controller allows the pendulum to reach the upright position from its natural state by swinging it up with minimum tracking error. Once the upright position is reached, a regulator is implemented to operate over the linearized model around the operating point (i.e., upright position). Simulation results present both, the tracking of the angular trajectory and the controller behavior during small perturbations. It is shown that the control signal and the wheel speed remain within their boundaries. Although the control signal saturates, a tracking error less than 0.22 radians is observed., En este trabajo se presenta el diseño de un controlador difuso Takagi-Sugeno (T-S), con un esquema de seguimiento de trayectoria para el sistema conocido como péndulo con rueda de reacción. A partir del modelo de estados no lineal, se definen los puntos de operación donde el sistema funcionará y se aplica la técnica de linealización por no linealidad sectorial con el fin de implementar reguladores lineales locales. Con los modelos linealizados reducidos y con base en las características dinámicas deseadas de lazo cerrado, se diseñan los reguladores locales que, al ser combinados, usando las funciones de pertenencia del modelo difuso, generan la señal de control global que contiene dos términos: el regulador y el seguimiento simple de la referencia.El controlador difuso propuesto logra llevar el péndulo desde su posición de equilibrio natural a la posición invertida de forma gradual, con oscilaciones de amplitud creciente y con mínimo error de seguimiento. Cuando el péndulo alcanza la posición deseada invertida, se usa un regulador sobre el modelo linealizado completo alrededor del punto de operación. Los resultados de simulación muestran el seguimiento de la trayectoria angular (del péndulo) y el desempeño del controlador ante pequeñas perturbaciones. La señal de control y la velocidad angular de la rueda son presentadas con el fin de verificar que se mantienen dentro de los límites de operación establecidos. Si bien se presenta saturación en la señal de control, se obtiene un error de seguimiento menor a 0,22 radianes.

Las energías renovables han incursionando en los sistemas eléctricos a nivel mundial como una medida de mitigación en la producción de gases de efecto invernadero y para afrontar el aumento de la demanda. Muchos gobiernos a nivel mundial han promovido diferentes reglamentaciones que tienen como objetivo el impulsar el uso de este tipo de generación, con el fin de consolidar una estructura eléctrica mucho más dinámica, robusta y confiable que se encuentre enmarcada dentro del concepto de red inteligente o SmartGrids. Dentro de las redes inteligentes la generación distribuida (fuentes de generación cerca a los centros de consumo) juega un papel fundamental en la consolidación de una red eléctrica mucho más sostenible. En el plan de expansión realizado por la Unidad de Planeación Minero Energética (UPME), se tomó en consideración la generación distribuida y se realizó un estudio sobre energías renovables [1], donde se analizan sus ventajas y sus posibilidades de aplicación en Colombia, en dicha publicación, se expone al país como un lugar idóneo para explorar este tipo de generación, ya que registra unos índices altos de radiación solar y velocidades del viento en algunas regiones. A pesar de los buenos reportes para estos recursos, estos no permanecen constantes durante el día, trayendo consigo problemas de estabilidad y variabilidad en la generación, dificultando la integración de estos generadores a la red, lo que conlleva a no tener una reglamentación claramente definida para la remuneración del cargo por confiabilidad. Es por esto que el presente trabajo de investigación presenta una metodología para determinar energía firme para el Cargo por Confiabilidad de plantas solares fotovoltaicas, por medio de la estimación de una serie de radiación solar, tal como lo dispone el proyecto de resolución de la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG) 227 de 2015 [2]. El 19 de diciembre del 2016 la CREG emitió la resolución 243, donde se define la metodología para deter

Este trabajo de investigación propone un control predictivo de modelos o model pre-dictive control (MPC) de un convertidor flyback para el seguimiento del punto máximo de potencia o maximum power point tracking (MPPT) en un sistema fotovoltaico. Los sistemas fotovoltaicos son un componente fundamental en la producción de energía renovable a través de formas eficientes y favorables con el medio ambiente. El MPPT permite que el sistema fotovoltaico entregue constantemente la máxima potencia a la carga independientemente de las variaciones en las condiciones climáticas. Generalmente, el MPPT se encuentra embebido en los sistemas de convertidores electrónicos de potencia, de modo que el correspondiente ciclo de trabajo es optimizado para extraer la máxima potencia del módulo solar. La principal característica de la técnica de control propuesta es la predicción del comportamiento de las variables de control hasta un horizonte predeterminado en el tiempo. La predicción de estas variables de control son utilizadas en la obtención del estado de conmutación optimo del convertidor a partir de la minimización de una función de costo. El MPPT propuesto es comparado con uno de los métodos comunmente utilizados en el estado del arte denominado inductancia incremental o incremental conductance (INC) demostrando mejores resultados en la velocidad de convergencia, en el rango de efectividad y en la cantidad de sensores requeridos.

En este trabajo de grado se pretende realizar la evaluación de tres tipos de controles diferentes sobre dos modelos distintos que representan los sistemas eléctricos de potencia (SEP), con el fin de determinar cuál de ellos mejora la estabilidad del SEP y se logra garantizar que el SEP funcione correctamente ante diferentes condiciones operativas, las cuales pueden presentarse debido a los cambios tan repentinos en la carga que se está alimentando y esto puede ocasionar una inestabilidad en el funcionamiento del generador y la insatisfacción de la carga que se esta alimentando.

El presente trabajo de grado presenta dos metodologías de control que permiten la operación adecuada de un sistema solar fotovoltaico mediante la búsqueda del punto de ejecución en el que existirá la máxima transferencia de potencia. Se estudia el comportamiento de los principales componentes de un sistema solar fotovoltaico como los convertidores dc-dc o los paneles solares, estos últimos puede ser desde uno hasta un arreglo de varios paneles solares. Dos estrategias de control: perturbar y observar e incremental conductance son comparados en velocidad computacional y nivel de convergencia, todo esto ante las variaciones de los parámetros de entrada del sistema solar fotovoltaico y garantizar las condiciones óptimas en su salida. Este proyecto está organizado de la siguiente forma: en el capítulo 1 se presenta una introducción al presente trabajo de grado. En el capítulo 2 se muestran las generalidades de los sistemas fotovoltaicos, como lo son sus componentes, tecnologías y topologías. En el capítulo 3 se habla de los convertidores dc-dc aplicados a los sistemas fotovoltaicos, como el buck, boost y buck-boost. El capítulo 4 explica algunas técnicas de control para la ubicación del MPP tales como P&O e INC, de igual forma se mencionan otros algoritmos usados. Posteriormente en el Capítulo 5 se analiza y compara los resultados obtenidos en las simulaciones de la localización del MPP. Finalmente, en el capítulo 6 se dan algunas conclusiones y se mencionan algunos futuros trabajos de investigación.

En los últimos años, la sociedad ya mostrado mayor interés por el cuidado y preservación del medio ambiente, debido principalmente a las consecuencias negativas que ha dejado el desarrollo industrial en el planeta. Esta motivación ha hecho que se promocione el uso de la generación distribuida, la cual hace uso de los recursos naturales renovables de forma estratégica. En los sistemas de generación distribuida, el uso de los convertidores dc-dc es indispensable para suministrar una tensión regulada a las cargas, independientemente de las fluctuaciones que tenga la fuente de energía renovable.

Este trabajo de grado está dividido en 5 capítulos, de los cuales tres de estos contienen la fundamentación y el desarrollo del trabajo investigativo en su totalidad. En el capítulo 1 se puede ver la introducción de este trabajo; en el capítulo 2 se muestra un estudio sobre los sistemas de almacenamiento de energía y las aplicaciones que tienen con los sistema no convencionales de generación eléctrica; en el capítulo 3 se muestra un metodología para calcular un sistema de almacenamiento en un sistema solar fotovoltáico; en el capítulo 4 se muestra un ejemplo resuelto de dimensionamiento de un sistema de almacenamiento a un sistema fotovoltáico real; y en el capítulo 5 se muestran las conclusiones y los futuros trabajos que se se pueden derivar de este trabajo de grado.

Este proyecto de grado presenta una metodología que permite la estimación de los parámetros eléctricos del modelo circuital de la máquina de inducción en régimen permanente por medio del método de Levenberg Marquardt a partir de los datos entregados por el fabricante. La identificación de los parámetros es importante para el diseño, fabricación, evaluación y aplicación de la maquina; así también en la implementación de sistemas de control de alto rendimiento como control de velocidad, control del par, entre otros. De acuerdo con lo anterior, se plantea un conjunto de ecuaciones para las maquinas de inducción que han sido fabricadas de acuerdo a las normas NEMA (National Elec-tric Manufacturers Association) con el fin de analizar su comportamiento y a la vez se plantea una ecuación no lineal que permita determinar el conjunto de los parámetros requeridos por medio del programa MATLABr con las rutinas de solución de ecuaciones fsolve y optimoptions. En este trabajo se determinan los parámetros eléctricos que son la reactancia del estator R1, la reactancia del rotor R2, la reactancia del estator X1, la reactancia del rotor X2 y la reactancia de magnetización XM por medio de la metodología de Levenberg-Marquardt. Los valores iniciales de los parámetros se obtuvieron a partir de los datos nominales de algunas máquinas de inducción existentes en el Laboratorio de Maquinas de la Universidad Tecnológica de Pereira. Los resultados obtenidos con la metodología propuesta son evaluados a partir de los resultados adquiridos con base en los datos nominales o “de placa” suministrados por los fabricantes con el fin de verificar la fiabilidad y similitud de ambos resultados.

El incremento en la demanda de energía eléctrica ha conllevado al aumento de la complejidad de la red eléctrica y con ello ha surgido un interés por integrar al sistema fuentes renovables para la generación de energía, esto ha llevado a la búsqueda de estrategias para el uso y aprovechamiento de las energías ofrecidas por el medio ambiente como son: la energía a partir de viento, la energía solar, la biomasa, entre otras. La generación de electricidad obtenida a partir del viento es considerada una de las más razonables ya que utiliza un recurso limpio e inagotable como lo es viento. Desafortunadamente este recurso, presenta problemas de tipo eléctrico principalmente de estabilidad, regulación y calidad entre otros, que hacen que la conexión a la red eléctrica sea compleja. Para darle solución a estas problemáticas existen los denominados sistemas de transmisión flexibles de corriente alterna también conocidos como FACTS cuyo objetivo principal es aumentar la capacidad de transmitir potencias en los sistemas eléctricos y aumentar el margen de estabilidad controlando el flujo de potencia activa y reactiva. Dentro de los diferentes tipos de FACTS se destaca el compensador estático síncrono también denominado STATCOM, el cual es un equipo que se emplea para garantizar una rápida compensación, proporcionar un apoyo dinámico de la tensión, mejorando el funcionamiento y rendimiento del sistema. El presente trabajo se enfoca en diseñar un STATCOM que permita la integración una granja eólica a un sistema de potencia, conservando los parámetros de la red principalmente tensión y frecuencia, dentro de los márgenes establecidos por la UPME para la integración de granjas eólicas a los sistemas eléctricos colombianos en. El resumen de los principales criterios se puede ver en la figura 4 y en la tabla II. El principal objetivo del diseño de un STATCOM está en conseguir que este responda de una manera rápida y efectiva ante cualquier tipo de falla que se pueda presentar en el pun

Con el incremento de las cargas no lineales en las aplicaciones industriales, surgen problemas de distorsión armónica en las señales de voltaje y de corriente, lo cual provoca pérdidas de energía y empeoramiento del factor de potencia, afectando la calidad de la energía en los sistemas eléctricos industriales. Para resolver estos problemas se han utilizado entre otros métodos, arreglos de capacitores y reactores conocidos como filtros pasivos, los cuales pueden presentar problemas de resonancia con la impedancia de la red, sobre compensación de la potencia reactiva a la frecuencia fundamental y una pobre flexibilidad dinámica para compensar diferentes componentes de frecuencias armónicas. Como una solución a los problemas mencionados, se han desarrollado los filtros resonantes, cuyas características se adaptan de forma dinámica a las necesidades del sistema a compensar. En este proyecto se presentan el modelado y los resultados de la simulación de filtros resonantes SOGI y ROGI de corriente utilizado para eliminar el contenido armónico de un sistema eléctrico en condición de desbalance. Para producir el desbalance en la red se hizo uso de una fuente programable de tensión la cual se encarga de generar los armónicos deseados en el sistema dependiendo del caso de estudio.