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El estudio previamente realizado sobre la implementación de tres circuitos de recolección de energía del cuerpo humano presentó resultados positivos, por lo que se quiere comprobar si en un experimento real se replicarían estos resultados. Para ello se ha hecho un estudio para realizar un adecuado diseño de estos circuitos y validar su funcionamiento. Para ello, se diseñan y simulan los circuitos, y posteriormente se fabrican para estudiar en el laboratorio su comportamiento., The previously conducted study on the implementation of three circuits for harvesting energy from the human body presented positive results, so the aim is to verify if these results can be replicated in a real experiment. To accomplish this, a study has been conducted to ensure an appropriate design of these circuits and validate their functionality. This involves designing and simulating the circuits, and subsequently manufacturing them to study their behavior in the laboratory.

Este trabajo ha consistido en analizar el funcionamiento de un Sistema Inalámbrico de Transferencia Dinámica de Potencia (WDPT) destinado a la carga de vehículos eléctricos en movimiento. Fundamentalmente, se ha analizado una aproximación a esta tecnología publicado con fecha de 12 de julio de 2016 en el artículo científico titulado “Analysis, Design, and Demonstration of a 25-kW Dynamic Wireless Charging System for Roadway Electric Vehicles” de la revista “IEEE Journal of emerging and selected topics in power electronics”. Posteriormente se ha modelado en Simulink® dicho sistema y se ha simulado en diferentes condiciones de funcionamiento, comprobando que se obtengan resultados similares a los publicados en el artículo. De esta manera, se dispone de una plataforma de simulación para poder entender en profundidad el funcionamiento del sistema y estudiar la influencia de los parámetros sobre dicho sistema de carga inalámbrica en movimiento. A partir de este punto, se podría implementar físicamente el sistema para poder investigar sobre un tema de mucha importancia en un futuro próximo., This work has consisted of analyzing the operation of a Wireless Dynamic Power Transfer System (WDPT) for charging electric vehicles in motion. Fundamentally, an approach to this technology has been analyzed, published on July 12, 2016 in the scientific article entitled "Analysis, Design, and Demonstration of a 25-kW Dynamic Wireless Charging System for Roadway Electric Vehicles" from the magazine " IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics”. Subsequently, said system has been modeled in Simulink® and has been simulated under different operating conditions, verifying that results like to those published in the article will be obtained. In this way, a simulation platform is available to be able to understand in depth the operation, simulate the behavior of the system and study the influence of the parameters. From this point on, essentially the system can be implemented allowing research on a very important topic in the near future.

Over the years, high voltage transmission of large energy blocks over long distances has widely developed from the Line Commutated Converter (LCC) technology. However, the continuous expansion of the AC network and the increase in renewable energy penetration leads to the weakening of Electric Power Systems (EPS), causing operational problems for the LCC-HVDC. This paper evaluates the degree of contribution of the VSC-HVDC on the LCC-HVDC dynamic performance when the infeed is in a hybrid multi-infeed HVDC system. Through a steady-state mathematical framework, the new concept of Hybrid Power Voltage Interaction Factor ((Formula presented.) PVIF) is proposed to assess the transient stability improvement of LCC. Additionally, this article introduces two key contributions from (Formula presented.) PVIF: the complementary Improved Commutation Failure Immunity Index ((Formula presented.) CFII), as a measure of the effective short circuit enhancement, as well as the apparent line length, which emulates the line lengths adjusting the power dispatch in the VSC-HVDC. PSCAD/EMTDCTM time-domain dynamic simulations are performed to assess the indexes, and the Matlab (Formula presented.) software will be used to assist in mathematical operations.

Este trabajo describe dos métodos de equilibrado para convertidores de potencia modulares con topología en cascada: uno diseñado para convertidores de tipo CHB, y el otro para MMCs. Ambos métodos consideran la posibilidad de distribuir libremente la energía entre los módulos (de puente o de rama) que conforman los convertidores. De esta forma el funcionamiento del convertidor puede mantenerse estable aun cuando unos módulos tienen más tensión de DC-link que otros por decisión del usuario. El interés de esta investigación es desarrollar métodos generales que contemplen todas las posibilidades de los convertidores, de modo que puedan ser empleados en cualquier tipo de aplicación. Para alcanzar este objetivo, en los capítulos 2 y 6 se modelan el CHB y el MMC, respectivamente. Se hace un extenso desarrollo matemático en el que se considera el caso más general posible. De esta forma los modelos pueden ser empleados también en futuros trabajos de investigación. A partir de estos modelos, en los capítulos 3 y 7 se propone un método para cada convertidor. Por un lado, el método dado en el capítulo 3, aprovecha todas las redundancias de un convertidor CHB para minimizar el error de tensión de sus DC-links, las pérdidas de conmutaciones y la desviación de potencia en cada módulo. Por otro lado, el método del capítulo 7 utiliza las corrientes circulantes de un MMC para transferir potencia entre sus ramas, incluso cuando el convertidor esté conectado a una red desequilibrada en tensión. Pese a la complejidad matemática de los modelos, los métodos propuestos pueden ejecutarse en el hardware de control habitual en un tiempo razonable. Ambos métodos son probados en un convertidor de laboratorio y los resultados obtenidos se muestran y se discuten en los capítulos 4 y 8. El capítulo 9 resume las conclusiones a las que se llega a partir de estos resultados.

The increasing limitations in the use of fossil fuels due to their limited availability and pollution have increased the use of renewable energies and storage systems for electricity generation. To achieve the goals of the integration of renewable energy, sizing and management methods for hybrid plants are needed to make investments profitable and attractive in these resources. This work presents an optimization method for the sizing and operation of hybrid plants with storage, choosing the best combination of technologies based on resource availability, installation costs and market prices, maximizing an economic index such as the net present value. One of the main contributions of this work is to reduce the oversizing that occurs in traditional methods through a penalty term for lost energy, encouraging investment in batteries to store excess energy above the point of interconnection (POI). In addition, it is intended to cover gaps such as the operation in coupled markets with different execution periods to maximize the benefits of the investment made and to contemplate different generation alternatives together with storage. The presented method is tested through sizing and operation simulations to demonstrate its potential. The presented method is tested through sizing and operation simulations to demonstrate its potential. In scenario A, the best combination of solar energy, photovoltaic energy and storage, is chosen. In scenario B, it is shown how the curtailment of the oversizing is reduced in some months by more than 5%. In scenario C, for daily operation in coupled markets, it is possible to improve the benefits from 0.7% to 37.04% in the days of the year.

La crisis climática que estamos experimentando, y para la cual se prevé un empeoramiento considerable en las próximas décadas, unida al inminente agotamiento de los combustibles fósiles y, recientemente, a conflictos geopolíticos que dificultan el comercio de combustibles; han sido el caldo de cultivo propicio para que se propulsen el uso de energías renovables y los vehículos eléctricos. Por eso, el objetivo de este trabajo es estudiar y simular una de las propuestas de vehículo eléctrico más novedosas: la carga inalámbrica de motores eléctricos. En este Trabajo Fin de Grado se analizará el estado del arte en cuestión de vehículos eléctricos y se revisará la mencionada carga inalámbrica propuesta en la tesis doctoral del Dr. Roman Bosshard [1], de donde se obtendrán todos los datos del diseño necesarios. El sistema de carga consta de 3 topologías: un rectificador trifásico conectado a la red, un convertidor Dual Active Bridge mediante el cual se realizará la transferencia inductiva de la potencia, donde no se utiliza un transformador de alta frecuencia, si no que se utilizan bobinas acopladas, una en el asfalto y otra en el pick-up del VE, y un convertidor DC/DCreductor y elevador para suministrar la potencia necesaria a la batería del vehículo. El funcionamiento del sistema de carga debe ser bidireccional proporcionando carga a la batería del vehículo, pero también pudiendo descargar la batería y proporcionando energía a la red eléctrica, para poder realizar una estrategia de control Vehicle to Grid (V2G). Para cada topología se hará un estudio detallado e independiente de su funcionamiento y de su sistema de control. Además, se harán modificaciones de parámetros de componentes del sistema para adecuarlo a las especificaciones del diseño objeto de este TFG, que varían respecto del modelo de referencia. Por último, se hará una simulación y análisis de los resultados del sistema completo incluido el algoritmo de control propuesto en [1], verificando que los resultad, The climate crisis we are experiencing, which is expected to worsen considerably in the coming decades, coupled with the imminent depletion of fossil fuels and, recently, geopolitical conflicts that hinder fuel trade, have been the breeding ground for the use of renewable energies and electric vehicles. Therefore, the aim of this dissertation is to study and simulate one of the most novel electric vehicle proposals: the wireless charging of electric motors. In this dissertation, the state of the art in electric vehicles will be analyzed and the aforementioned wireless charging proposed in the PhD thesis of Dr. Roman Bosshard [1] will be reviewed, from which all the necessary design data will be extracted. The charging system consists of 3 topologies: a three-phase rectifier connected to the grid, a Dual Active Bridge converter by which will perform the inductive power, where coupled coils are used instead of a high frequency transformer, one on the track and one on the pick-up of the EV, and a Buck + Boost DC/DC converter to supply the necessary power to the vehicle battery. The operation of the charging system must be bidirectional providing charge to the vehicle battery, but also being able to discharge the battery and providing power to the grid, in order to realize a Vehicle to Grid (V2G) control strategy. For each topology, a detailed and independent study of its operation and control strategy will be made. In addition, modifications of system component parameters will be made to adapt it to the specifications of the design object of this dissertation, which vary with respect to the reference model. Finally, a simulation and analysis of the results of the complete system including the control algorithm proposed in [1] will be performed, verifying that the results are as expected.

This paper presents a method for switching reduction in cascaded H-bridge converters. Given the wide applicability of this topology, it would be especially desirable to increase its efficiency with switching losses reduction techniques. Since this type of converter requires voltage balancing methods, several modulation methods consider the possibility of combining the balancing and switching reduction goals together. In this paper, a previously disclosed optimization-based balance method was modified further to consider the switching losses in its objective function. Each commutation was penalized in proportion to the phase current and the module voltage, thus avoiding commutations that would produce the most losses but tolerating low-losses commutations. The structure of the original method was maintained so that the algorithm could be applied with minimal change. The results show that it is possible to reduce the switching up to 14% without any noticeable drawback and up to 22% at the cost of a greater DC-link ripple. It is also possible to selectively reduce the effective switching frequency of only some modules, making it significantly low. This extends the adaptability of the converter, possibly allowing hybrid converters with modules of different transistor technologies.

The increasing use of renewable energy and storage systems by end users has changed the paradigm of electricity markets, with consumers changing their role from passive to active players, the so-called prosumers. Different countries have encouraged the aggregation of these prosumers in energy communities. In these communities, it is essential to create a market to manage energy exchanges between neighbors, who can sell surpluses or buy energy to reduce their bills. This paper presents the framework definition of a multi-peer-to-peer market. As contributions, it defines how storage systems can participate in the market and multiple exchanges between prosumers are possible. This market can be integrated in an optimization process to perform optimal scheduling in the community by setting an objective. All this has been tested in a community with 5 prosumers with generation and storage, where the effect of multiple exchanges and valuation of assets is observed, achieving as a result higher bill reductions.

El objetivo principal de este trabajo es el modelado de un programa de gestión para optimizar los flujos de potencia entre los diferentes generadores, sistemas de almacenamiento y cargas de una aeronave comercial More Electric Aircraft (MEA) para conseguir mayor autonomía, fiabilidad y robustez. Para ello, se ha realizado una adaptación de un trabajo previo descrito en el artículo [1], en el cual se plantea una estrategia de gestión centralizada a nivel de sistema basada en Control Predictico Basado en Modelo (MPC) para que un MEA sea capaz de programar los sistemas de baterías y explote la flexibilidad en la demanda de las cargas mientras satisface los requisitos operativos variantes en el tiempo. La estrategia de control propuesta tiene como objetivo mantener el almacenamiento de energía en un rango aceptable para evitar la descarga y prolongar el ciclo de vida de la batería, al tiempo que minimiza las desconexiones de cargas, tratando de evitar constantes cambios de estado para incrementar la vida útil de los dispositivos. Para abordar la resolución del problema, éste se modela mediante un problema de programación lineal con variable binaria (MILP), proponiéndose diferentes funciones objetivo para optimizar el control, mediante la definición de diversos requisitos operacionales, así como la definición de restricciones que modelan los comportamientos del sistema. Además, para asentar las bases y comprender en qué consisten estas nuevas generaciones de aeronaves MEA y los sistemas eléctricos de potencia, se explicará en qué consiste este concepto y se ofrecerá una revisión general de los avances tecnológicos empleados para lograr diversos objetivos como reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y disminuir el consumo de combustibles fósiles., The main objective of this work is the modeling of a management system to optimize the power flows between the different generators, storage systems and loads of a commercial aircraft MEA to achieve greater autonomy, reliability and robustness. To this end, an adaptation of a previous work described in the paper [1], in which a centralized system-level management strategy based on model predictive control (MPC) is proposed for an MEA to be able to schedule battery systems and exploit flexibility in load demand while satisfying time-varying operational requirements. The proposed control strategy aims to maintain energy storage and prolong the battery life cycle, while minimizing load disconnections, trying to avoid constant state changes to increase the lifetime of the devices. Using a mixed-integer linear programming (MILP) formulation, different objective functions are proposed to realize the control objectives, with soft constraints that improve the feasibility of the model. In addition, to lay the groundwork and understand what these new generations of More Electric Aircraft and electric power systems consist of, the concept will be explained and a general review of the technological advances used to achieve various objectives such as reducing greenhouse gas emissions and reducing fossil fuel consumption will be provided.

En la búsqueda de una alternativa a las fuentes de alimentación tradicionales aparecen los energy harvester con el objetivo de aprovechar la energía que se genera en el ambiente o con la propia actividad humana para el uso de dispositivos biomédicos como puede ser una bomba de insulina. Se realiza un análisis de la situación actual de estos dispositivos y más concretamente de los generadores piezoeléctricos, termoeléctricos y solares. Posteriormente se realizan simulaciones para comprobar su funcionalidad., In the search for an alternative to traditional power sources, energy harvesters appear with the aim of taking advantage of the energy generated in the environment or with human activity itself for the use of biomedical devices such as an insulin pump. An analysis of the current situation of these devices and more specifically of piezoelectric, thermoelectric, and solar generators is conducted. Subsequently, simulations are conducted to verify its functionality

From its introduction to the present day, Cascaded H-Bridge multilevel converters were employed on numerous applications. However, their floating capacitor, while advantageous for some applications (such as photovoltaic) requires the usage of balancing methods by design. Over the years, several such methods were proposed and polished. Some of these methods use optimization techniques or inject a zero-sequence voltage to take advantage of the converter redundancies. This paper describes an optimization-based capacitor balancing method with additional features. It can drive each module DC-Link to a different voltage for independent maximum power point tracking in photovoltaic applications. Moreover, the user can specify the independent active power set points to modules connected to batteries or any other energy storage systems. Finally, DC current ripple can be reduced on some modules, which can extend the lifespan of any connected ultra-capacitors. The method as a whole is tested on real hardware and compared with the state-of-the-art. In its simplest configuration, the presented method shows greater speed, robustness, and current wave quality than the state-of-the-art alternative in spite of producing about 1/3 fewer commutations. Its other characteristics provide additional functionalities and improve the adaptability of the converter to other applications.

Energy storage systems are expected to play a fundamental part in the integration of increasing renewable energy sources into the electric system. They are already used in power plants for different purposes, such as absorbing the effect of intermittent energy sources or providing ancillary services. For this reason, it is imperative to research managing and sizing methods that make power plants with storage viable and profitable projects. In this paper, a managing method is presented, where particle swarm optimisation is used to reach maximum profits. This method is compared to expert systems, proving that the former achieves better results, while respecting similar rules. The paper further presents a sizing method which uses the previous one to make the power plant as profitable as possible. Finally, both methods are tested through simulations to show their potential.

El objetivo de este trabajo de fin de máster es el de diseñar una instalación fotovoltaica para una vivienda unifamiliar haciendo uso de técnicas de Machine Learning. El futuro de la generación de energía eléctrica debe ser una generación limpia y renovable con el objetivo de reducir el ritmo de contaminación actual, por lo tanto, es fundamental cualquier avance relativo a las tecnologías relacionadas con las instalaciones fotovoltaicas, así como convertir en habitual las instalaciones de autoconsumo eléctrico de las viviendas, dejando atrás ya la clásica instalación de consumo de la red eléctrica. También se presta especial atención al diseño de instalaciones fotovoltaicas con o sin baterías para electrolineras con el objetivo de reducir el consumo de energía eléctrica de la red en la electrolinera. Una de las partes más críticas en el dimensionamiento de este tipo de instalaciones es escoger los valores adecuados de potencia de paneles, capacidad de las baterías y en algunos casos variables como la potencia a contratar, energía mínima que debe tener la batería para proporcionar picos de potencia, etc. Para optimizar al máximo posible el dimensionamiento e incrementar el ahorro obtenido en un periodo de 10 años con la instalación se utilizará una técnica de Machine Learning que consistirá en el uso del algoritmo genético para determinar los valores idóneos de potencia de los paneles y capacidad de las baterías que optimicen una determinada función. También será un objetivo fundamental de este proyecto el presentar y entregar los documentos de la forma lo más profesional posible, contando por lo tanto con memoria descriptiva, memoria técnica o anexos, presupuesto, pliego de condiciones y planos., The goal of this end-of-master’s work is to design a photovoltaic installation for a single-family home based on Machine Learning techniques. The future of electric energy generation must be clean and renewable generation with the aim of reducing the current rate of pollution. Therefore, any advance in technologies related to photovoltaic installations is essential, as well as making the installation of self-consumption of electricity in houses commonplace, leaving behind the classic installation of consumption in the electricity network. Special attention is also given to the design of photovoltaic installations with or without batteries for charging stations with the aim of reducing the consumption of electrical energy from the network in the charging station. One of the most critical parts in the dimensioning of this type of installations is to choose the appropriate values of panel power, battery capacity and in some cases variables such as the power to be contracted, minimum energy that the battery must have to provide power peaks, etc. In order to optimize the dimensioning as much as possible and increase the savings obtained in a period of 10 years with the installation, a Machine Learning technique will be used, which will consist in the use of the genetic algorithm to determine the suitable values of power of the panels and capacity of the batteries that optimize a certain function. It will also be a fundamental objective of this project to present and deliver the documents in the most professional way possible, counting therefore with descriptive memory, technical memory or annexes, budget specifications and plans.

En el presente documento se analiza una nueva metodología de diseño para la implementación y ajuste del sistema de control de unas aplicaciones de electrónica de potencia basada en la técnica de Processor In the Loop (PIL). En concreto, en este proyecto se trata de modelar y simular sistemas complejos de plantas de generación eléctrica basada en energías renovables mediante paquetes de simulación como MATLAB – Simulink, permitiendo que la implementación de la estrategia de control se realice en la plataforma hardware real donde se llevaría a cabo la aplicación final. Esto permite poder diseñar, desarrollar y ajustar el sistema de control real sin necesidad de disponer del sistema de la aplicación final. En este Trabajo Fin de Grado se propone una simulación de un sistema de generación eléctrica aislada, basado en energía fotovoltaica con batería. A este sistema, se le ha aplicado la técnica de simulación Processor In the Loop (PIL), la cual consiste mayormente en implementar un algoritmo de control en una placa de desarrollo o sistema microprocesador embebido. Se ha propuesto el algoritmo de control que implementa el Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT) de una planta de generación fotovoltaica implementado en un convertidor de potencia DC/DC elevador. Este algoritmo MPPT propuesto implementa la estrategia de Perturbación y Observación (P&O), lo que nos permitirá garantizar la máxima captura de potencia generada por el sistema de generación fotovoltaico. Para la simulación, la planta de nuestro sistema se ejecutará en el software Simulink (Matlab), mientras que el algoritmo de control lo hará en la placa de desarrollo con el microprocesador TMS320F28379D de la familia C2000 Delfino del fabricante Texas Instruments., In the present document a new methodology of design for the implementation and adaptation of the control system of some power electronic applications based on the Processor In the Loop (PIL) technique has been analysed. Specifically, this project studies modeling and simulating complex systems of power generation plants based on renewable energies using simulation packages such us, MATLAB – Simulink, allowing that the control approach implementation runs in the real hardware platform where the final application is carried out. This allows the design, development and adaption of the real control system without the need of the final application system. This Final Degree Thesis proposes a simulation of an isolated power generation system, based on photovoltaic energy with battery storage. In this system, Processor In the Loop (PIL) simulation approach has been applied, which is comprised by implementing a control algorithm in a development board or a embedded microprocessor system. It has been proposed the control algorithm that implements the Maximun Power Point Tracking (MPPT) of a photovoltaic power plant implemented in a power converter DC/DC boost. This algorithm MPPT applies the Perturb and Observe (P&O) approach, wihch will allow to guarantee the maximun capture of the power generate by the photovoltaic generation system. For he simulation, our system plant will be run in the software Simulink (Matlab), whereas the control algorithm will be run in the development board with the microprocessor TMS320F28379D of C2000 Delfino by TI manufacturer.

Según la origen de la electricidad avanza a ser totalmente renovable, día a día, la electrónica de potencia gana importancia en este campo, pues cualquier instalación que se precie (eólica, fotovoltaica…) necesita de dispositivos de potencia para un funcionamiento óptimo. Por ello, se investigan soluciones más precisas y con un rendimiento mayor, ahí aparecen convertidores como los DAB (Dual Active Bridge), que, mediante el uso de un PWM de alta frecuencia, mejoran el rendimiento y reducen el tamaño respecto a los dispositivos y técnicas de modulación clásicas, además de abaratar el coste. Por otro lado, estos dispositivos necesitan de sistemas de control lo suficientemente adecuados y preparados para soportar las situaciones que puedan implicar cambios en las condiciones del control. Estas dos premisas nos llevan a tener en cuenta el uso de redes neuronales y sistemas fuzzy logic (lógica difusa), dando lugar a las estructuras “Neurofuzzy” o “Neural-fuzzy”. Estructuras que hasta ahora demuestran gran flexibilidad y sencillez en su diseño e implementación frente a otros controladores hasta ahora usados., Depending on the origin of the electricity it becomes fully renewable, day by day, power electronics gain importance in this field, since any installation worth its salt (wind, photovoltaic...) needs power devices for optimal operation. For this reason, more precise solutions with higher performance are being investigated, there appear converters such as DAB (Dual Active Bridge), which, through the use of a high frequency PWM, improve performance and reduce the size compared to devices and classical modulation techniques, in addition to lowering the cost. On the other hand, these devices need control systems that are sufficiently adequate and prepared to withstand the situations that may involve changes in the control conditions. These two premises lead us to take into account the use of neural networks and fuzzy logic systems, giving rise to the “Neurofuzzy” or “Neural-fuzzy” structures. Structures that until now show great flexibility and simplicity in their design and implementation compared to other controllers used up to now.

La energía producida en el sistema eléctrico está compuesta por diversas fuentes de generación y la distribución de la energía generada se transporta mediante diferentes tipologías de líneas eléctricas, dentro del sistema de transmisión. Actualmente la producción de energía eléctrica a partir de fuentes de energías renovables está creciendo significativamente, pero se enfrenta a grandes desafíos tecnológicos para la conexión al sistema eléctrico actual. El desarrollo de las tecnologías actuales permite aumentar, cada vez más, la penetración de estas fuentes de energías renovables. Además de la adecuación del sistema eléctrico y la evolución tecnológica de la energía renovable, se busca reducir el consumo de combustibles fósiles y, para ello, también se tiende a una mayor electrificación del transporte, mediante el aumento del uso de los vehículos eléctricos. Con todo esto, se tendría una red eléctrica más completa, donde los coches eléctricos serían los elementos activos del sistema, pudiendo incluso contribuir a la estabilidad y sustentabilidad de dicho sistema eléctrico. Teniendo en cuenta todos estos avances, se requiere mejorar el sistema eléctrico, considerándolo como un todo, para poder controlarlo más activamente. El uso, cada vez mayor, de convertidores electrónicos de potencia es una de las principales soluciones a estos nuevos retos, ya que recae principalmente en éstos la responsabilidad de controlar y de cumplir con los requisitos del sistema. De este modo, este trabajo tiene como objetivo proporcionar soluciones novedosas en cuanto al control y las topologías de convertidores de potencia. En el trabajo, se aplican estas nuevas tecnologías a las dos problemáticas principales, anteriormente mencionadas, la evacuación de las fuentes de energías renovables y al diseño de los accionamientos y la conexión a la red eléctrica de los vehículos eléctricos a través de dichos accionamientos. El primero de estos trabajos consistió en el desarrollo de una nueva estra, The energy produced in the electrical system is composed of various sources and the distribution of the generated energy is transported by different types of electrical lines, within the transmission system. The production of electricity from renewable energy sources is growing significantly, but it faces great technological challenges for the connection to the current electrical system. The development of current technologies allows the increasing of penetration of these renewable energy sources. In addition to the adequacy of the electrical system and the technological evolution of renewable energy, the aim is to reduce the consumption of fossil fuels and, for this, there is also a trend towards greater electrification of transport, by increasing the use of electric vehicles. With all this, there would be a more complete electrical grid, where electric cars would be the active elements of the system, and could even contribute to the stability and sustainability of such electrical system. Taking into account all these advances, it is necessary to improve the electrical system, as a whole, in order to control it more actively. The increasing use of electronic power converters is one of the main solutions to the new challenges, since it has great responsibility in controlling and fulfilling the requirements of the system. Therefore this work aims to provide novel solutions in terms of control and topologies of power converters. The new technologies proposed are applied to the two main problems mentioned above, the evacuation of renewable energy sources and the design of the drives and the connection to the electric grid of electric vehicles through these drives. The first of these works consisted in the development of a new control strategy applied to optimize the power conversion in the interconnection of large generation plants based on renewable energies with the electric grid in order to reduce the cost and complexity of said facilities. The proposed system is ap

This paper presents a method to optimally use an energy storage system (such as a battery) on a microgrid with load and photovoltaic generation. The purpose of the method is to employ the photovoltaic generation and energy storage systems to reduce the main grid bill, which includes an energy cost and a power peak cost. The method predicts the loads and generation power of each day, and then searches for an optimal storage behavior plan for the energy storage system according to these predictions. However, this plan is not followed in an open-loop control structure as in previous publications, but provided to a real-time decision algorithm, which also considers real power measures. This algorithm considers a series of device priorities in addition to the storage plan, which makes it robust enough to comply with unpredicted situations. The whole proposed method is implemented on a real-hardware test bench, with its different steps being distributed between a personal computer and a programmable logic controller according to their time scale. When compared to a different state-of-the-art method, the proposed method is concluded to better adjust the energy storage system usage to the photovoltaic generation and general consumption.

El presente proyecto versa sobre el estudio y aplicación de técnicas de Rapid Control Prototype para un convertidor de potencia DC-DC, con topología de elevador (BOOST), para aplicaciones de “Hardware In the Loop”. Se tratan disciplinas como control automático, comunicaciones industriales, programación de microcontroladores, electrónica analógica e instrumentación, y puesta en marcha de sistemas. Todo el conocimiento esta relacionado para la obtención final de una aplicación que permite validar diferentes técnicas de control, de manera rápida y fiable, dependiendo de la aplicación sobre un convertidor de portencia. Los valores añadidos que aporta el proyecto son la reducción en tiempo y coste que implica la implementación de este tipo de validación de algotirmos de control en sistemas reales. El documento se divide en dos partes. En la primera parte se estudia las ventajas y desventajas de la aplicación del Rapid Control Prototype, y el modelado de la aplicación sobre la que se va a realizar el ejemplo de aplicación. Herramientas como Simulink-MATLAB son empleadas para el estudio de simulación de la aplicación. En la segunda parte, relacionada con una parte más práctica del estudio, se analiza la bancada física sobre la que se va a implementar el proyecto y posterior ejecución de las diferentes pruebas realizadas. Finamelmente se realizará un breve resumen con las conclusiones obtenidas tras la realización del estudio., This project deals with the study and application of Rapid Control Prototype techniques for a DC-DC power converter, with elevator topology (BOOST), for “Hardware In the Loop” applications. Disciplines such as automatic control, industrial communications, microcontroller programming, analog electronics and instrumentation, and system commissioring are dealt with. All knowledge is related to the final obtaining of an application that allows to validate different control techniques, in a fast and reliable way, depending on the application on a power converter. The added values provided by the project are the reduction in time and cost involved in the implementation of this type of validation of something of control in real systems. The document can be divided into two parts. The first part studies the advantages and disadvantages of the Rapid Control Prototype application, and the study and modeling of the application on which the application example is to be made. Tools such as Simulink-MATLAB are used for this simulation study of the application. In the second part, related to a more practical part of the study, the physical bench on which the project is going to be implemented and subsequence execution of the different tests carried out is analysed. Finnaly, a brief summary will be made with the conclussions obtained after carrying out the study.

En el presente trabajo, se explica en detalle un algoritmo de control diseñado con el objetivo de mejorar los parques eólicos offshore instalados en la actualidad. En primer lugar, se ha realizado un estudio del arte para después diseñar este algoritmo basado en la idea del “black start”. Una vez diseñado, se ha implementado y se ha probado en simulación. Después de ser validado mediante simulación, se ha probado de forma experimental sobre una bancada de pruebas con la finalidad de obtener conclusiones con el objetivo de implementarlo de forma comercial, sobre equipos industriales., The present work explains in detail a control algorithm designed in order to improve offshore wind farms currently available. Firstly, a study on the state of the art has been made in order to design this algorithm based on the “black start” idea. Once the algorithm has been designed, it has been implemented and tested through simulation programs. After validating the simulation results, it has been tested in an experimental way using a tester, made by real equipment, in order to get conclusions with the aim of implementing it in a commercial way, using industrial equipment.

La energía eólica ya es la principal fuente de energía en muchos países, la dependencia de fuentes convencionales de energía con alto grado de contaminación se encuentra decreciendo en los últimos 5 años. Este trabajo está profundamente relacionado con las nuevas tecnologías utilizadas en parques eólicos marinos y su control utilizando aerogeneradores comerciales con un algoritmo de control estándar pero cambiando la naturaleza de la estación rectificadora. El objetivo más importante es estabilizar la red de corriente alterna del parque eólico y analizar los beneficios/desventajas en el proceso de conversión de energía y por esta razón utilizar un rectificador de diodos en la subestación marina. Los primeros cinco capítulos se encuentran relacionados para cumplir este objetivo y explicar la teoría utilizando simulaciones que den un punto de vista real del proceso. Los últimos cuatro capítulos explican la tecnología principal del HVDC centrado en LCC. Es bien sabido que la tecnología LCC no es la principal en parques eólicos marinos pero el objetivo secundario es encontrar cuanta energía se pierde en el proceso de conversión cuando se conecta a una red debíl. Como los aerogeneradores generan una red débil se propondrá una posible solución basada en un STATCOM para mejorar el rendimiento y mejorar la transmisión de potencia. Todas las simulaciones serán realizadas en el programa PSCAD/EMTDC debido a la potencia computacional y las facilidades para utilizar los elementos activos y pasivos.

Este proyecto trata numerosos aspectos relacionados con los conocimientos adquiridos en el grado, entre otros la electrónica analógica y digital, la simulación mediante el entorno de programación visual MATLAB® Simulink o la programación hardware de FPGA usando el lenguaje VHDL. Además, se han utilizado recursos completamente nuevos en cuanto a contacto previo, tales como la creación de mundos virtuales empleando el lenguaje de programación VRML, el empleo del hardware y software de ROBOTIS® (controladora, servos, cableado), etc. Todo esto en conjunto ha permitido simular los tres servos de un robot manipulador virtual, para comprobar y verificar el correcto funcionamiento de la controladora OpenCM9.04 de ROBOTIS., This project deals with several fields of engineering which students work on at my degree, as analogue and digital electronics, systems simulation employing graphical programming environments like MATLAB® Simulink or FPGA hardware programming using VHDL. Moreover, I have used completely new resources regarding previous contact, such as developing virtual worlds by VRML programming language or using ROBOTIS® hardware and software (controllers, servos, wiring), etc. All these aspects together have allow me to simulate three servos belonging to a virtual manipulator robot, in order to check the proper functioning of the ROBOTIS® OpenCM9.04 controller.

Los expertos prevén que el sector del “Internet de las Cosas” será clave en la próxima década y que ninguna institución, empresa o gobierno podrá estar al margen de ella. Además, la Unión Europea ha establecido como objetivo reducir el consumo energético para conseguir que el mayor número de consumidores utilicen las tecnologías de eficiencia energética. Este proyecto se centra en unificar estas dos ideas, para ello se apoyará en el dispositivo Imp001 e Imp002 de la empresa Electric Imp. Dichos dispositivos son capaces de comunicarse a través de Internet con una conexión segura. En este documento se plasma el diseño de una aplicación que sea capaz de actuar sobre la vivienda de forma remota, y permita visualizar la potencia consumida en cada instante. Por último, se presenta el diseño completo y la fabricación de una placa PCB, donde se unifican todas las utilidades descritas., Experts predict that the sector of Internet of Things will be key in the next decade and that not any institution, company or government will be able to be outside it. In addition, the European Union has set a goal to reduce energy consumption to get as many consumers as possible using energy efficiency technologies. This project focuses on unifying these two ideas, because of that, it will be based on the Imp001 and Imp002 device of company Electric Imp. Such devices are able to communicate via Internet with a secure connection. This document describes the design of an application that is able to act on the dwelling remotely, and to display the power consumed in each moment. Finally it presents both; the complete design and how to manufacture a PCB, in which all the utilities described are unified.

Electric power is typically produced at a wide range of generation plants. In particular, the renewable energies are a specific electric power generation type. Due to its nature, this technology is possible only where the appropriate conditions happen. Currently, the growth on renewable energies technology development has led to an increment in its penetration factor. Therefore, the electric power grid classic concept with big centralized generation plants is not valid anymore. Moreover, the electric power grids worldwide are changing their centralized models to distributed generation models. By the way, improvement on the renewable energies development has led to a significant growth on the new plants size. Previous cited two factors have obliged to the utility grid to modify the international legislation, adding new minimum technical requirements for the new scenario. The link between the renewable energy plants and the electric power grid usually is done with electronic power converters; therefore they are in charge to comply with the current legislation. Some of the most important requirements are those related to the plant behaviour against several types of grid faults. The objective of this work is the development of power converters control techniques to improve the units response against the specified minimum technical requirements defined in the international legislation. In one hand, due to renewable energy plants usually are near the consumption centres, the detection of possible islanding cases is very important in these plants. An islanding case happens when a part of the electric grid is disconnected, and the resulting subgrid remains energized because the working conditions do not change significantly. Therefore, a new anti-islanding method has been developed to improve significantly the unit response compared with others presented in the literature. Between the advantages of the new method are: it works under any operation set-point; adds fewer pertu, La generación de energía en la red eléctrica está compuesta por un amplio rango de plantas de generación de diverso tamaño y naturaleza. En particular, un tipo de generación de energía eléctrica es el relacionado con las energías renovables. Debido a la naturaleza de este tipo de tecnología, las plantas se ubican dónde solo dónde se den las condiciones para ello. Actualmente, el desarrollo de las tecnologías asociadas a las energías renovables ha provocado un aumento considerablemente de su índice de penetración, por lo que ya no es válida la concepción clásica de la red eléctrica. Por lo tanto, las redes eléctricas a nivel mundial están cambiando su modelo hacia uno con un tipo de generación más distribuida. Por otro lado, la mejora en las tecnologías empleadas, está permitiendo un aumento significativo del tamaño de las nuevas plantas construidas. Los dos factores indicados anteriormente han provocado la necesidad en los operadores de red de modificar la legislación internacional, incluyendo nuevos requisitos mínimos técnicos que cumplir para contemplar el nuevo escenario. En las plantas de energía renovable, el enlace entre la planta de generación y la red eléctrica suele realizarse a través de convertidores de electrónica de potencia, por lo que son éstos, en última instancia, los responsables de cumplir la legislación vigente. Una parte muy importante dentro de los requisitos son los referentes al comportamiento de la planta frente a diversos tipos de faltas en la red. El objetivo de este trabajo ha sido el desarrollo de técnicas de detección y control sobre convertidores de potencia que ayuden a mejorar la respuesta de los equipos para cumplir mejor con los requisitos mínimos técnicos impuestos. Por un lado, debido a la proximidad de las plantas de energía renovable cerca a los centros de consumo, provoca que sea muy importante el control en estas plantas de posibles situaciones de islanding. Por lo tanto, se ha desarrollado una nueva técnica anti-islanding qu

Nowadays, an increasing penetration of utility-scale photovoltaic plants (USPVPs) leads to a change in dynamic and operational characteristics of the power distribution system. USPVPs must help to maintain the system stability and reliability while implementing minimum technical requirements (MTRs) imposed by the utility grid. One of the most significant requirements is about frequency regulation (FR). Overall production of USPVPs is reduced significantly by applying FR curves, especially in weak grids with high rate of frequency faults. The introduction of a battery energy storage system (BESS) reduces losses and improves the grid system reliability. Experimental frequency and irradiance data of several weak grids have been used to analyse USPVPs losses related to FR requirements and benefits from the introduction of a BESS. Moreover, its economic viability is showen without the need for any economic incentives

Consulta en la Biblioteca ETSI Industriales (5883), [ES] El objeto del presente proyecto comprende el diseño, implementación y verificación del modelo reprogramable de un sistema inversor-motor de inducción. Este sistema trabajará en tiempo real y estará basado en una FPGA. Para la verificación de este trabajo se empleará la plataforma FT-Unshades, capaz de realizar tareas de depuración hardware en tiempo real. La principal finalidad de este proyecto es la de reducir el tiempo de lanzamiento al mercado de controladores para motores de inducción, especialmente aquellos basados en control vectorial para motores de inducción.

Multilevel cascaded H-Bridge converters (CHB) have been presented as a good solution for high power applications. In this way, several control and modulation techniques have been proposed for this power converter topology. In this paper the steady state power balance in the cells of the single phase two cell CHB is studied. The capability to be supplied with active power from the grid or to deliver active power to the grid in each cell is analyzed according to the dc-link voltages and the desired ac output voltage value. Limits of the maximum and minimum input active power for stable operation of the CHB are addressed. Simulation results are shown to validate the presented analysis.

El circuito ASIC descrlto es una unidad de comunicaciones destinada a sistemas de ascensores. Este diseño reduce en gran medida de las necesidades de cableado que encarece la instalación de los sistemas de ascensores. Por un único canal de fibra óptica pueden comunicarse hasta un máximo de 31 chips, cada uno de los cuales controla los distintos contactos, pulsadores e identificadores de piso y cabina. El circuito se encuentra actualmente en producción con resultados satisfactorios. Esta realización se enmarca dentro de la acción GAME (acción especial del programa ESPRIT) y ha sido desarrollado en colaboración con la empresa de Mecanismos y Accesorios MAC S.A.

Direct Power Control (DPC) technique has been widely used as control strategy for three-phase power rectifiers due to its simplicity and good performance. The DPC uses the instantaneous active and reactive power to control the power converter, the controller design has been proposed as a direct control with a look up table (LUT), and in recent works, as an indirect control with an inner control loop with proportional plus integral controllers for the instantaneous active and reactive power errors. In this paper a model-based DPC for three-phase power converters is designed, obtaining expressions for the input control signal which allow to design an adaptive control law minimizing the errors introduced by the parameters uncertainties as the smoothing inductor value or the grid frequency. Controller design process, stability study of the system and experimental results for a synchronous three-phase power rectifier prototype are presented to validate the proposed controller.

In this paper is studied the single-phase two-cell multilevel cascade H-bridge power converter connected to the grid, acting as a synchronous rectifier. The power exchange process between the cells of the converter and the grid is analysed. Based on this analysis and on the power converter model the stages of the controller design process are shown. A new controller for the cascade power converter is proposed, achieving the regulation of each DC-Link capacitor voltage towards its reference. The proposed controller includes a repetitive scheme in the current tracking loop, providing low current harmonic content and almost unity power factor. Simulation results have been carried out in a 10 kVA single-phase two-cell multilevel cascade H-bridge power converter model to illustrate the good performance of the proposed controller.

Los convertidores de capacidades flotantes multinivel se presentan como una alternativa a otro tipo de topologías multinivel presentando ciertas ventajas. Sin embargo, presentan desventajas como el desequilibrio de tensiones de los condensadores flotantes introduciendo distorsión en las tensiones moduladas por el convertidor. Se presenta en este trabajo un algoritmo para controlar el equilibrio de estas tensiones. Este algoritmo se basa en la elección de los estados de los transistores dentro de la secuencia de conmutación usando modulación Space Vector. Este algoritmo es completamente general siendo aplicable a cualquier número de niveles e independiente de la carga. Se presentan todas las expresiones matemáticas necesarias para el control mostrándose resultados de simulación para demostrar el buen funcionamiento de la estrategia de control propuesta. Se muestran los límites de controlabilidad del algoritmo comparándolo con los límites obtenidos para otras topologías de convertidores multinivel.

The use of distributed energy resources is increasingly being pursued as a supplement and an alternative to large conventional central power stations. The specification of a powerelectronic interface is subject to requirements related not only to the renewable energy source itself but also to its effects on the power-system operation, especially where the intermittent energy source constitutes a significant part of the total system capacity. In this paper, new trends in power electronics for the integration of wind and photovoltaic (PV) power generators are presented. A review of the appropriate storage-system technology used for the integration of intermittent renewable energy sources is also introduced. Discussions about common and future trends in renewable energy systems based on reliability and maturity of each technology are presented.

This paper introduces a generalized analytical approach for calculating the total harmonic distortion THD and its weighted value WTHD for multilevel PWM inverters. The calculation considers one single phase and it can apply to any number of levels of the inverter in general. Although the analysis is based on the assumption of a high number of pulses, the developed equations can also be applied for lower frequency ratios fs/f1. The analytical formulas require the characteristic parameters of the PWM only, which are the modulation factor m, the switching frequency fs, the fundamental frequency f1, the effective inductance L and the DC link voltage inverters with a number of levels N are considered. It must be noticed that some differences appear between the case of N odd and N even. Several parametric curves arc calculated to define the specifications of an inverter with N levels in order to fulfill the harmonic voltage recommendations trying to reduce the output signal filtering.