Ingeniería Mecatrónica (Mag.)

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    Diseño de una estrategia de control para que un convertidor electrónico dc/ac trifásico suministre inercial virtual de una fuente de energía renovable a la red eléctrica
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-05-26) Novoa Oliveros, Erland Fernando; Tafur Sotelo, Julio Cesar; Sal Y Rosas Celi, Damian Eleazar
    La creciente tendencia de utilizar vehículos eléctricos, conlleva a reemplazar los grifos de vehículos de combustibles fósiles por electrolineras. Una electrolinera puede utilizar una fuente de energía renovable (ej. Solar o eólico) para cargar un vehículo; además, el excedente de energía podría ser suministrado a la red eléctrica trifásica, haciendo uso de un convertidor electrónico dc/ac (o inversor). Sin embargo, conectar un convertidor tradicional reduce la estabilidad relativa de la frecuencia eléctrica de la red, porque no ofrece oposición ante un cambio de frecuencia, tal como lo hace un generador síncrono debido a la inercia de su rotor. Las variaciones de frecuencia son producto del desequilibrio entre la potencia generada y las cargas en la red. Si la frecuencia se aleja mucho de su valor nominal o si la rapidez de cambio de la frecuencia es elevada, puede afectar el sincronismo de los generadores que alimentan la red. Por lo tanto, se procede a cortes de energía en sectores de la red, para evitar que la inestabilidad se propague en otros sectores de la red, lo cual se traduce en grandes pérdidas económicas. La presente tesis busca establecer una estrategia de control para que un convertidor tradicional permita la conexión de una fuente de energía renovable a la red eléctrica, con el objetivo de mejorar la estabilidad de la red, mediante el suministro de inercia virtual (o emulación de inercia). La estrategia de control no requiere la utilización de elementos adicionales complejos o costosos en el convertidor o la modificación de este, lo cual constituye una solución económica y sin complejidad constructiva. Al final de la tesis se realiza simulaciones en Matlab para probar los diseños de los lazos de control y se valida resultados en PSIM (simulador de electrónica de potencia), logrando un convertidor con inercia virtual, que puede suministrar a la red, igual o mejor inercia que un generador síncrono hidroeléctrico de grandes dimensiones.
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    Control for an active magnetic bearing machine with two hybrid electromagnet actuators
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-06-24) Lozano Jauregui, John Hugo; Tafur Sotelo, Julio Cesar
    This thesis work begins with the revision of state of the art about active magnetic bearings (AMB), the mathematical methods used to obtain geometric and physical parameters that will influence in the mechanical, electrical design and control system proposed by this prototype. The control system will activate the magnetic bearing to center its shaft, for which it is joined a variable load in order to study the best control performance under different load over the rotor proposed by requirements. When the rotor is not controlled in its own axis even though variable load, a position error will occur that will be corrected by the program of a control system that will center the shaft (rotor). For this design was evaluated generalized AMB models [2], [3], [4] to validate the best identification for this design, furthermore as a consequence to get the best performance for the control system as it was achieved by generalized models and it was evaluated the advantage of this AMB machine through “Two hybrid electromagnet actuators” and variable load fixed to its shaft. For this reason, it was necessary to test a simple AMB with only one electromagnet actuator [4], due to compare enhancement of hybrid characteristics for the electromagnet actuators, for which, also it was evaluated how many actuators could be necessary to join to an AMB system with the target to get the control. It means, in this work there are comparisons between a simple AMB, generalized AMB models and this design, owing to show the achievements of this design. In order to show experimental results in state of the art, it is known that Siemens presented Simotics Active Magnetic Bearings technology for wear free operation in large – machine applications, regulated magnetic fields hold the rotor in suspension precisely without oil or contact, to make this task, sensors capture the position of the shaft 16000 times per second and a regulator adjusts the magnetic field to keep the rotor hovering precisely in the bearing center [1]. By other side the author [4] describes the experimental results in which is proposed that at low speed the bearing parameters are mainly determined by the controller characteristics. While at high speed, the bearing parameters are not only related to the control rule but also related to the speed. This may be due to the influence of eddying effect. [4] Furthermore, by author [3], the algorithm to get fast responses in front of disturbances, the disadvantages of these algorithms are given by not enough memory space to execute them, due to computing time is short compared with rotor displacement response time, and it is defined that it could be possible to execute the control algorithm through a real-time operating system to obtain the desired response [3]. Finally, in reference [6] it is described about filtering every noise as additive white Gaussian noise, by a predictive filter, which is obtained by analyzing Least Mean Square (LMS) and feedback/feedforward algorithm.