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Análisis del efecto de la variación de parámetros del controlador PWM y de la carga en el THDi de una microred basada en generación fotovoltaica

Lemus Pérez, Darío Hernando (2018) Análisis del efecto de la variación de parámetros del controlador PWM y de la carga en el THDi de una microred basada en generación fotovoltaica. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá.

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Resumen

En este trabajo se realizó un análisis del efecto de la variación de parámetros del controlador PWM y de la carga en el THDi (distorsión armónica total en corriente) de un sistema fotovoltaico aislado. Inicialmente se ha hecho un reconocimiento del modelo eléctrico del panel fotovoltaico a través de un adecuado rastreo bibliográfico para luego realizar su implementación efectiva en el simulador basado en el lenguaje de programación de alto nivel MATLAB. El marco teórico en el que se circunscribe todo el análisis hace referencia a principios físicos relacionados con radiación solar, el efecto fotoeléctrico, principios básicos de los generadores fotovoltaicos, las curvas características de los paneles fotovoltaicos y nociones relacionadas con el punto de máxima potencia. Posteriormente se mencionan conceptos de la modulación PWM, y su implementación en MATLAB; Además se hace referencia al funcionamiento y diseño de inversores, la validación de estos con base en la eficiencia de los parámetros eléctricos. Se mencionan a grandes rasgos la topología de la carga (motor de inducción AC), conceptos teóricos de micro red eléctrica, calidad de energía y análisis de armónicos en sistemas de distribución. En los análisis armónicos de sistemas de potencia se mencionan tópicos relacionados con series de Fourier, funciones periódicas, y los efectos de señales armónicas e Inter armónicas en sistemas de potencia. Se concluye el análisis teórico con conceptos relacionados con optimización estocástica y el algoritmo de Montecarlo aplicado a problemas concretos basados en modelos eléctricos. La normatividad vigente de los valores del THDi se emplea para contextualizarnos en los requerimientos del usuario en cargas residenciales comerciales e industriales. Para el análisis computacional se emplean modelos predefinidos en la literatura y en cada uno de ellos se realiza una breve introducción de su funcionamiento. Se esquematizan las curvas características del modelo PV para pasar posteriormente con los resultados y sus correspondientes análisis. Dichos resultados incluyen entre otras cosas el análisis espectral de señales de corriente ESTACIONARIAS para una ventana de muestreo de 100 y 800 milisegundos, así como el análisis probabilístico de las señales producidas por las cargas RL. El entorno empleado para tal estudio es MICROSOFT EXCEL. Se determina además la función objetivo (según la teoría) basados en la condición de linealidad de la función de distribución de una variable aleatoria normal. Para abordar los objetivos propuestos en el documento y como parte de los resultados y conclusiones se realiza un análisis del THDi a partir del grupo y subgrupo armónico; se presenta igualmente el análisis de sensibilidad correspondiente a la variación de parámetros del modelo eléctrico propuesto y se finaliza con una valoración normativa entre los resultados de las simulaciones y el documento IEEE Std 519-1992.Como parte final de la tesis se concluye con unas ideas generales relacionadas con motores de alta y baja impedancia y el aspecto funcional de trabajar con dichas cargas (a partir de los resultados del THD en corriente). Como implementación física del PWM se mencionan las características físicas de la plataforma Arduino y se bosquejan las simulaciones de las señales de tensión y corriente en Proteus, Abstract: In this work, an analysis was made of the effect of the variation of parameters of the PWM controller and of the load in the THD of current of isolated photovoltaic system. Initially, an acknowledgment of the electrical model of the photovoltaic panel has been made through an adequate bibliographic tracking to then make its effective implementation in the simulator based on high level programming language MATLAB. The theoretical framework in which the entire analysis is circumscribed refers to physical principles related to solar radiation, the photoelectric effect, basic principles of photovoltaic generators, the characteristic curves of photovoltaic panels and notions related to the point of maximum power. Subsequently mentioned concepts of PWM modulation, and its implementation in MATLAB; In addition, reference is made to the operation and design of inverters, the validation of these based on the efficiency of the electrical parameters. The topology of the load (AC induction motor), theoretical concepts of electric micro-grid, energy quality and analysis of harmonics in distribution systems are mentioned. In the harmonic analysis of power systems, topics related to Fourier series, periodic functions, and the effects of harmonic and Inter harmonic signals in power systems are mentioned. We conclude the theoretical analysis with concepts related to stochastic optimization and the Monte Carlo algorithm applied to concrete problems based on electrical models. The current regulations of the THDi values are used to contextualize the user requirements of commercial and industrial residential loads. For the computational analysis, predefined models are used in the literature and in each of them; a brief introduction of their functioning is made. The characteristic curves of the PV model are schematized to later pass with the results and their corresponding analyzes. These results include, among other things, the spectral analysis of STATIONARY current signals for a sampling window of 100 and 800 milliseconds, as well as the probabilistic analysis of the signals produced by the loads RL. The environment used for such a study is MICROSOFT EXCEL. The objective function (according to the theory) is also determined based on the linearity condition of the distribution function of a normal random variable. To address the objectives proposed in the document and as part of the results and conclusions an analysis of the THDi is made from the group and harmonic subgroup; The sensitivity analysis corresponding to the variation of parameters of the proposed electric model is also presented and it is finalized with a normative assessment between the results of the simulations and the IEEE Std 519-1992 document. As a final part of the thesis, we conclude with some ideas General aspects related to high and low impedance motors and the functional aspect of working with said loads from the THD results in current. As a physical implementation of the PWM, the physical characteristics of the Arduino platform are mentioned and the simulations of the voltage and current signals in Proteus are outlined

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Rivera Rodríguez, Sergio Raúl
Información adicional:Magíster en Ingeniería eléctrica. Línea de Investigación: Calidad de Energía eléctrica y fuentes no convencionales.
Palabras clave:Índice de modulación, Controlador PWM, Distorsión armónica total, Optimización estocástica, Carga-filtro, Modulation index, PWM controller, Total harmonic distortion in current, Stochastic optimization, Filter-load
Temática:6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Ingeniería > Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica > Ingeniería Eléctrica
Código ID:69652
Enviado por : ingeniero DARIO LEMUS
Enviado el día :27 Septiembre 2018 13:02
Ultima modificación:27 Septiembre 2018 13:02
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