Search

Darrerament, degut a la proliferació de fonts d’energia renovables com l’eòlica o la fotovoltaica, cada vegada es connecten més unitats generadores a la xarxa elèctrica de mitja o baixa tensió. És el que es coneix amb el nom de generació distribuïda i cada vegada té més presència sobre el total de producció d’energia elèctrica. A causa de la incertesa sobre la disponibilitat de potència d’entrada (per exemple, variabilitat del vent o de la llum solar) es requereix més complexitat a l’hora de controlar el flux de potència al sistema elèctric. A més a més, el fet que cada vegada hi hagi més potència provinent de generació distribuïda fa que la xarxa sigui més fàcil de desestabilitzar-se. Aquest fet requereix una millora en el control d’aquest tipus de generació, de manera que en cas de tenir un desequilibri a la xarxa, la generació distribuïda pugui contribuir a la recuperació del sistema i comportar-se de manera semblant a les plantes de generació convencionals. Aquests sistemes de generació disposen de convertidors de potència connectats a la xarxa elèctrica que permeten adaptar les tensions generades a les de la xarxa i tenir un major control sobre la potència activa i reactiva injectada a xarxa. D’aquí neix la motivació del present projecte, el qual pretén realitzar un estudi sobre el control d’un convertidor trifàsic connectat a una xarxa elèctrica que pugui estar afectada per sots de tensió desequilibrats. El nom “Active Front End” que apareix al títol del projecte fa referència al fet que és un convertidor totalment controlable connectat al costat de la xarxa elèctrica. Aquest tipus de convertidor és àmpliament utilitzat per moltes aplicacions on cal estar connectat a la xarxa elèctrica, per exemple, per aplicacions d’energia eòlica, fotovoltaica o per alimentació de motors trifàsics (actua generant la tensió contínua necessària per l’inversor del motor). En una primera etapa del projecte s’ha definit l’estructura de convertidor sobre la qual es treballa, s’ha estudiat el seu funcionament conceptual i s’ha realitzat l’estudi teòric i matemàtic del funcionament de tota l’estructura. En una segona fase el projecte, s’ha analitzat quin tipus de sistema de detecció de la tensió de xarxa és adient, tenint en compte l’existència de desequilibris en la tensió de xarxa. Un cop seleccionat el sistema de sincronització, s’han estudiat dos tipus de control del convertidor per tal de complir els objectius de treball fixats, que són el control de la tensió del bus de contínua i el control del factor de potència. Per tal de verificar el seu funcionament, s’ha modelat i simulat el sistema. Per acabar, s’ha fet un estudi d’impacte ambiental d’aquest projecte, així com una valoració econòmica del mateix. Finalment, s’ha construït un prototip de convertidor trifàsic del qual s’ha programat el seu control en un DSP (Digital Signal Processor). S’ha dut a terme la posada en marxa i l’ajust del sistema per tal de fer-lo funcionar, per motius pràctics, com a rectificador actiu. S’ha pogut constatar que es compleixen els objectius de control fixats tal i com eren esperats segons simulacions.

Premi al millor Projecte de Fi de Carrera presentat durant el curs 2010-2011 en l'àmbit d'Electricitat-Electrònica-Automàtica que atorga SCHNEIDER ELECTRIC ESPAÑA S.A. En els últims anys, la importància de l’energia elèctrica en els hàbits de la societat ha anat augmentant. La majoria de dispositius de la vida quotidiana requereixen d’energia elèctrica. Això ha provocat un augment en el seu consum que ha originat un replantejament en les companyies elèctriques. Alhora, la incorporació de les energies renovables ha causat un gran canvi en l’estructura de la xarxa elèctrica. D’aquí neix l’origen de les xarxes elèctriques intel·ligents, capaces de gestionar la distribució de l’energia elèctrica eficientment per mitjà d’un sistema de control. Quan l’estructura d’aquesta xarxa elèctrica intel·ligent incorpora un conjunt de generadors i càrregues interconnectades que poden treballar de manera autònoma, es coneix amb el nom de microxarxa. Degut al model distribuït en que es basen les microxarxes, en el que el consum energètic es troba més proper a les fonts de generació d’energia, les microxarxes permeten una xarxa elèctrica més racional i eficient. Un aspecte clau per a aconseguir aquesta eficiència és un augment en les comunicacions entre els dispositius que integren la microxarxa per gestionar amb eficiència els fluxos d’energia i evolucionar cap a xarxes elèctriques intel·ligents. El present projecte consisteix en l’estudi, el disseny i la implementació d’un dispositiu de baix cost capaç de comunicar-se per mitjà d’un protocol de comunicacions estàndard, per ser inserit en el sistema de control d’una microxarxa. Amb la intenció de reduir al màxim el cost, s’ha implementat el projecte sobre un microprocessador amb arquitectura no PC. Per implementar el protocol de comunicacions, s’ha triat l’estàndard de comunicacions IEC 61850. Aquest estàndard defineix tots els models de dades dels dispositius necessaris en una microxarxa. En aquest projecte, s’ha implementat el model de dades d’un interruptor. En una primera part del projecte, s’ha realitzat un estudi sobre dels requisits necessaris per la implementació de l’estàndard de comunicacions IEC 61850 dins d’un microprocessador. Seguidament, s’ha realitzat una cerca dels microprocessadors que poden complir aquests requisits. A continuació, s’ha realitzat la implementació del protocol de comunicacions determinat per l’estàndard IEC 61850. Per últim, s’han realitzat unes proves experimentals per comprovar que els objectius plantejats s’han assolit satisfactòriament. Award-winning

Les descàrregues atmosfèriques, són un fenomen complex i han calgut molts anys d’estudiar-lo per arribar a modelitzar-lo. S’ha observat que el llamp té un efecte molt important sobre les línies elèctriques, especialment les de distribució, i aquest efecte provoca danys considerables en el sistema elèctric de distribució. Per altre banda, les xarxes intel·ligents que s’estan implementant, incorporen elements que milloren la qualitat de subministrament a partir de la gestió eficaç de les faltes del sistema. Però s’ha observat que no hi ha nexe d’unió entre les xarxes intel·ligents i els llamps. És aquí on amb aquest projecte s’han fet propostes per tal de poder millorar l’efecte dels llamps sobre les Smart Grids.

Els convertidors han esdevingut un component clau en la integració de la generació distribuïda a la xarxa elèctrica. Des de fa anys, el seu ús és un fet inqüestionable i tenen un bon funcionament en una xarxa elèctrica estable. Tot i així, presenten mancances quan a la xarxa apareixen desequilibris i pertorbacions. L'objectiu del present treball és millorar el comportament dels convertidors trifàsics al aparèixer desequilibris a la xarxa al qual puguin ser connectats, a partir de la implementació d'una PLL per al correcte seguiment de l'angle de la seqüència directa de la tensió fonamental de la xarxa i un control en llaç tancat del corrent injectat, controlant així la potència activa i reactiva que s'intercanvia amb la xarxa. Es pretén realitzar un estudi teòric basat en simulacions del sistema en diferents condicions de funcionament, i comprovar experimentalment els resultats obtinguts realitzant un muntatge i testejant-lo en les condicions simulades, contrastant els resultats obtinguts.