Archive for the ‘Inverter’ Category


Diapositivas de mi conferencia “Taller de Redacción y Elaboración de Papers” dictado en Pontificia Universidad Católica del Perú -PUCP en Lima, Perú; el miércoles 13 setiembre 2017 en el Facultad de Ciencias e Ingeniería, organizado por AIESEM. Van los JPG de las diapositivas.

El video lo pueden visualizar en mi fanpage http://www.facebook.com/jorgemirezperu o también a continuación:

 

 

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Mis alumnos y tesistas usualmente me han preguntado como llegar a hacer modelos de una máquina o sistema completo, es decir, de toda una instalación en general. Bueno algunas cosas a considerar les doy a continuación. En primer lugar usar un software de alto nivel, no es que vaya en contra del software libre, sino que estamos hablando a modo de usuarios como ingenieros y científicos que lo menos que deseamos es lidiar con el mismo software; en mi caso uso Matlab/Simulink. En segundo lugar es despiezar el sistema en sus principales componentes, todos ellos se pueden identificar pues utilizan un propio sistema de ecuaciones para ser descritos; por ejemplo: las ecuaciones de un motor eléctrico son diferentes a de una bomba de agua; aún así dentro de cada parte hay sub-partes a considerar dependiendo de la profundidad del problema que se desea abodar. Tercero: se debe comenzar a modelar ecuación por ecuación, sacando el máximo provecho a cada uno de ellas con diferentes valores de entrada y analizando los valores de salida (los resultados), poco a poco se irán simulando cada vez mas ecuaciones y así mismo se irá construyendo el criterio propio de análisis de los resultados para dicho problema. Cuarto: Una vez que se tiene ya varias ecuaciones de los componentes se da el gran paso que es integrar dichos modelos en modelos más grandes que describan los componentes o sistemas; esta integración es en parte todo un arte que se debe cultivar con práctica, paciencia y perseverancia a fin de que los modelos y simulaciones nos arrojen resultados predecibles y comprendibles en base a la experiencia anteriormente ya construída. Quinto: Teniendo ya los modelos de las cosas que deseabamos, un último toque es el “maquillaje” de los resultados, presentándolos lo más interesante y visiblemente adornados a fin de cautivar al público oyente o lector.

Los pasos descritos asumo por los comentarios que me han dado que es algo que casi todos los logramos entender, sin embargo, la principal dificultad radica en (i) el orden de ecuaciones a programar, (ii) la programación en sí de cómo le hago para que la computadora me dé lo que quiero ver y (iii) la integración de varios componentes – varios códigos o programas – en un sólo programa grande, lo cual es algo que puede causar muchas horas de intriga, pasión, duda y contradicción pero que tarde o temprano es un gran alivio y alegría poder lograrlo. Todo esto es como un gran rompecabezas en que hay que estar atento a solución lógica que se presenta ante nuestros ojos en medio del abanico de ecuaciones que tengan que simular.

Jorge Mírez – Servicios en Ingeniería y Educación. WebSite: http://www.geocities.ws/jorgemirez WhatsAap: (+51) 970030394 Sede: Lima, Perú (disponibilidad de ir a provincias y exterior).


Jorge Mírez Tarrillo_Publicidad-1

Transmisión en Vivo del Encuentro de Académicos y Profesionales Chota 2016. Hoy 28 Dic 2016. De 14 h (hora Perú) se da link YouTube


"Link de transmisión en vivo y en Directo en español del Encuentro de Académicos y Profesionales MAP Chota 2016 que se realiza hoy 28 Dic. a partir de las 14 h (hora de Perú) en el Complejo Cultural "Akunta" de la CIudad de Chota"....
Página Web: http://jmirez.wixsite.com/mapchota2016 
Fanpage: https://www.facebook.com/mapchota2016/
PD: Se invita a los que desean grabarlo, transmitirlo por radio, TV y/o cable el evento.
Link Youtube de transmisión en vivo: http://youtu.be/gJEeSJ4iNTA"
Link de transmisión en vivo y en Directo en español del Encuentro de Académicos y Profesionales MAP Chota 2016 que se realiza hoy 28 Dic. a partir de las 14 h (hora de Perú) en el Complejo Cultural “Akunta” de la CIudad de Chota”….
Página Web: http://jmirez.wixsite.com/mapchota2016
Fanpage: https://www.facebook.com/mapchota2016/
PD: Se invita a los que desean grabarlo, transmitirlo por radio, TV y/o cable el evento.

Link Transmisión en Vivo y en Directo en Español

http://youtu.be/gJEeSJ4iNTA

 

Meeting of Academics and Professionals / Encuentro de Académicos y Profesionales MAP Chota 2016. Miércoles 28 Dic 2016 (Wed, Dec 28, 2016). 14:00 h – 20:00 h. Lugar: Complejo Cultural “Akunta”. Chota, Perú.


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Se invita a todos los que desean participar como Ponentes de este Encuentro. Las reglas son:

  1. Las ponencias serán de al menos 15 minutos.

  2. Hay espacio para 24 ponencias de 15 minutos.

  3. Las ponencias serán transmitidas vía internet por dos canales de YouTube (uno en español y otro en inglés con traductor en vivo).

  4. Los ponentes enviarán hasta el 21 de diciembre sus ponencias y CV para ser colocados en el Programa del evento.

  5. El modelo del CV en formato Word está disponible en el siguiente link: https://jmirez.files.wordpress.com/2016/12/map-chota-2016_nombreyapellidoponente_cv.docx

  6. El modelo de la presentación en formato PPT está disponible en: https://jmirez.files.wordpress.com/2016/12/ppt_mar-chota-2016_autor.pptx

  7. Los archivo PPT y Word enviarlo a jmirez@uni.edu.pe


Motivación del Encuentro

Las fiestas de fin de año reúnen a la familia y amigos, para lo cual se da el retorno de estudiantes, académicos y profesionales desde sus centros de estudio, investigación y de trabajo a sus ciudades de origen (en los diferentes ciudades y pueblos a nivel nacional)  a pasarla en familia, con las amistades o simplemente es un tiempo de retorno a nuestros lugares de origen.

Este es un motivo especial para reunirnos para conocernos y compartir lo realizado durante el año mediante la conversación y ponencias tanto en lo académico y en las experiencias profesionales sean éstas realizadas en el sector público como privado.

Chota, la Atenas del Norte del Perú, se viste de gala al organizar el MAP Chota 2016 e invita a ser parte de este encuentro entre estudiantes de escuelas, colegios, pregrado y postgrado, académicos, profesores, padres de familia, investigadores, profesionales, organizaciones de base y sociedad en general  de fin de año 2016 y hacemos el llamado a todas las ciudades del Perú a que se realicen eventos similares, y hacemos extensivo también a todos los pueblos y ciudades de América Latina.

Durante el MAP Chota 2016 estamos organizando algunas actividades extras: como un compartir; feria tecnológica, artesanal y artística; exposición de fotografías y de libros.

Las seis horas que durará el evento quedará guardado en YouTube y la participación en el evento como Ponente o Asistente es totalmente libre y gratuito. Quedan todos invitados a participar.

Página Web del Encuentro http://jmirez.wixsite.com/mapchota2016

Conferencia “Motivación en Ingeniería Mecánica Eléctrica, Biomédica y Espacial”. Ciclo de Charlas de Motivación – Lugar Polideportivo Colegio Nacional San Juan de Chota, Chota – Perú. Lunes 20 Junio 2016 – 9 am. Organiza: Promoción Bodas de Plata 1987-1991 “Horacio Zeballos Gamez” – CN San Juan de Chota (in spanish)


Control of active and reactive power in a wind turbine with multipole PMSG

Another example for the control structure used for full-scale converter-based wind turbine concept is shown in Figure. An advantage of this turbine system is that the dc link performs some kinds of control decoupling between the turbine and the grid. The dc link will also give an option for the wind turbines to be connected with energy storage units, which can better manage the active power flow into the grid system—this feature will further improve the grid supporting abilities of the wind turbines. The generated active power of the WTS is controlled by the generator side converter, whereas the reactive power is controlled by the grid side converter. It is noted that a dc chopper is normally introduced to prevent overvoltage of dc link in case of grid faults, when the extra turbine power needs to be dissipated as the sudden drop of grid voltage

Source:
Frede Blaabjerg and Ke Ma “Future on Power Electronics for Wind Turbine Systems” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 1, No. 3, September 2013


Control of a wind turbine with DFIG

The control methods for a DFIG-based WTS are shown in Figure. Below maximum power production, the wind turbine will typically vary the rotational speed proportional with the wind speed and keep the pitch angleθ fixed. At very low wind speed, the rotational speed will be fixed at the maximum allowable slip to prevent over voltage of generator output. A pitch angle controller is used to limit the power when the turbine output is above the nominal power. The total electrical power of the WTS is regulated by controlling the DFIG through the rotor side converter. The control strategy of the grid side converter is simply just to keep the dc-link voltage fixed. It is noted that a trend is to use a crowbar connected to the rotor of DFIG to improve the control performance under grid faults.

Source:
Frede Blaabjerg and Ke Ma “Future on Power Electronics for Wind Turbine Systems” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 1, No. 3, September 2013


Variable-speed wind turbine with full-scale power converter

The second important concept that is popular for the newly developed and installed wind turbines is shown in Figure. It introduces a full-scale power converter to interconnect the power grid and stator windings of the generator, thus all the generated power from the wind turbine can be regulated. The asynchronous generator, wound rotor SG (WRSG) or permanent magnet SG (PMSG) have been reported as solutions to be used. The elimination of slip rings, simpler or even eliminated gearbox, full power and speed controllability as well as better grid support ability are the main advantages compared with the DFIG-based concept. The more stressed and expensive power electronic components as well as the higher power losses in the converter are, however, the main drawbacks for this concept.

Source:
Frede Blaabjerg and Ke Ma “Future on Power Electronics for Wind Turbine Systems” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 1, No. 3, September 2013


Variable-speed wind turbine with partial-scale power converter and a DFIG

This wind turbine concept is the most adopted solution nowadays and it has been used extensively since 2000s. As shown in Figure, a PEC is adopted in conjunction with the DFIG. The stator windings of DFIG are directly connected to the power grid, whereas the rotor windings are connected to the power grid by the converter with normally 30% capacity of the wind turbine. In this concept, the frequency and the current in the rotor can be flexibly regulated and thus the variable speed range can be extended to a satisfactory level. The smaller converter capacity makes this concept attractive seen from a cost point of view. Its main drawbacks are however, the use of slip rings and the challenging power controllability in the case of grid faults—these disadvantages may comprise the reliability and may be difficult to completely satisfy the future grid requirements

Source:
Frede Blaabjerg and Ke Ma “Future on Power Electronics for Wind Turbine Systems” IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, Vol. 1, No. 3, September 2013


Five-level cascaded multilevel converter connected to a multipole low-speed wind-turbine generator

The use of low-speed permanent-magnet generators that have a large number of poles allows obtaining the dc sources from the multiple wounds of this electrical machine, as can be seen in Figure. In this case, the power-electronic building block (PEBB) can be composed of a rectifier, a dc link, and an H-bridge. Another possibility is to replace the rectifier by an additional H-bridge. The continuous reduction of the cost per kilowatt of PEBBs is making the multilevel cascaded topologies to be the most commonly used by the industrial solutions. This as one alternative to multinivel conversors.

Source:
Juan Manuel Carrasco, Leopoldo García Franquelo, Jan T. Bialasiewicz, Eduardo Galván, Ramón C. Portillo Guisado, Ángeles Martín Prats, José Ignacio León and Narciso Moreno-Alfonso “Power-Electronic Systems for the Grid integration of Renewable Energy Sources: A Survey”. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, No. 4, August 2006


distribution demand between micosourses electrical network external and storage in a microgrid DC

Sun –> energy provided from photovoltaic energy plant.
Wind –> similar from wind turbine(s)
Batt –> similar from battery bank
ene –> similar injected from electrical network external or utility electric network

In other image in red is the total suministed for this sources and red line is the demand. Other images is cost, evoluction of energy supply from each source and more details. It is made for me (Jorge Mírez) in Matlabb/Simulink and I utilized concept of linear programming. Image is from my destokp laptop.


Example of General hybrid power system model

A simple block diagram of a hybrid power system is shown in Figure. The sources of electric power in this hybrid system consist of a diesel generator, a battery bank, a PV array, and a wind generator. The diesel generator is the main source of power around the world. The output of the diesel generator is regulated ac voltage, which supplies the load directly through the main distribution transformer. The battery bank, the PV array, and the wind turbine are interlinked through a dc bus. The RTU (Remote Terminal Unit) regulates the flow of power to and from the different units, depending on the load. The integration of a RTU into a hybrid power system is important to enhance the performance of the system. The overall purpose of the RTU is to give knowledgeable personnel the ability to monitor and control the hybrid system from an external control center. Since the hybrid systems of interest in this research are located in remote areas, the ability for external monitoring and control is of utmost importance. The RTU is interfaced with a variety of sensors and control devices located at key locations within the hybrid system. The RTU processes the data from these sensors and transmits it to a control center. In addition, the RTU is also capable of receiving control signals and adjusting parameters within the system without the physical presence of the operating personnel.

Source:
Richard W. Wies, Ron A. Johnson, Ashish N. Agrawal and Tyler J. Chubb “Simulink Model for Economic Analysis and Environmental Impacts of a PV With Diesel-Battery System for Remote Villages” IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 20, No. 2, May 2005


Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 1 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 2 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 3 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 4 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 5 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 6 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 7 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 8 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 9 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 10 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 11 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 12 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 13 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 14 Modelling and Simulation of CEDER-CIEMAT Microgrid pag 15


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maximum current harmonic distortion from wind turbine in Denmark

La generación de electricidad a partir de una energía primaria cambiante, genera grandes variaciones a la salida, para lo cual se usa electrónica de potencia para adecuarla. Aún así, por el mismo funcionamiento de la electrónica de potencia y la señal eléctrica que manipula, la señal de salida presenta armónicos y que en el caso de Dinamarca han fijado los límites de cada armónico según su orden (ver figura). Los efectos se conocen de cada uno de los armónicos. Asumo que han sido evaluados, simulados y testeados en laboratorio. Interesante tema de investigación es por ejemplo que se modele una turbina y luego se simule todo el sistema eólico, y ver la influencia en el sistema la presencia de un armónico en específico, partiendo por el más básico: el tercero (que no está en la figura), e ir incrementado el orden y ver sus efectos, en algunos casos los modelos tendrán que ser sólo ecuaciones unidimensionales, en otras ya será necesario 2D y 3D, todas ellas a determinar su comportamiento en el tiempo. Obvio si es con un lenguaje de programación de alto nivel y universal como Matlab/Simulink… sería muy interesante.


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Video de Conferencia “Energías Renovables, Generación Distribuida y Microredes”. Jueves 20 de Agosto 2015 – 6:30 pm. Lugar: FIEE-UNI, Lima – Perú. Expositor: Jorge Mírez


vista de conferencia Diapositiva105

Enlace Parte 1:  https://youtu.be/4k7BPpdO_H0

Enlace Parte 2:  https://youtu.be/St4dRPdZG_k

Comparto con Uds. la presente filmación de la conferencia organizada por la Rama Estudiantil de la IEEE – Sociedad de Potencia de la Universidad Nacional de Ingeniería en Lima, Perú, y con el agradecimiento de las personas todas desde antes hasta la fecha que hicieron posible esto…

Atte: Jorge Mírez  – UNI – PERU


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Vision of the future electricity distribution loaded with independent dc distribution architectures

Estimados lectores… Recogo la información y se las muestro. Esta figura se puede visualizar como será en un futuro la distribución de la electricidad en la que el sistema está cargada o tiene conectados muchos o varias independientes arquitecturas de distribución en corriente continua DC. Valores de 280 Vdc en casas, centros comerciales, datas centers entre otros… pues no estaría mal, además la DC es menos propagación de ondas electromagneticas en el entorno y hay muchas ventajas de la DC frente a la AC. Claro, asumo que alguien recordará a Tesla y su energía free for all, pero hasta lo que se ve, la idea es la misma, la de mantener el mercado electroenergético mediante la compra de electricidad, cambio de repuestos/máquinas, etc… lo mismo de ahora pero en DC, con un pequeño aliciente, en aquellos países que se permita, podrán ser con una inversión, autogeneradores mediante turbinas de viento o paneles solares fotovoltaicos o etc.. pero las reglas de juego al menos a lo que se ve, siempre serán a favor de las empresas públicas o privadas de electricidad… el mercado tiene que sobrevivir, ese es el mensaje. Por lo tanto, si miran bien esta figura, verán que hay mucho por investigar, desarrollar, innovar… Ánimos que si lo pueden hacer en laboratorio excelente !! si no lo pueden, pues están las herramientas de modelamiento y simulación.. Saludos cordiales.


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Block diagram of a micro-turbine-based distributed generation system

Las turbinas de gas poseen un eje que gira a bastantes RPM (una referencia es 100,000 RPM sin embargo hay un amplio rango dependiendo de calidad, fabricante, procedencia, etc.), por lo tanto, esa energía cinética que es resultado de capturar parte de la energía química liberada por la combustión del gas en las cámaras de combustión, necesita de un generador de alta velocidad para la siguiente etapa del proceso que es transformarla en energía eléctrica. Queda entonces luego acomodar la señal eléctrica a lo que el sistema eléctrico a conectarse utiliza, por ello, primero se rectifica, se lleva a un enlace en corriente directa (link dc) y luego a un inversor eléctrico que lo lleva a energía eléctrica en su forma alterna sea monofásica o trifásica (como se indica en la figura)… Por cierto, estos sistemas ya desarrollados vienen encapsulados en diferentes capacidades nominales 5 kW, 10 kW, etc.


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Block diagram of an MSD Gsystem with battery storage

Hola a todos, espero que les sirva cada post del presente Blog. En la figura se observa dos formas de conexión eléctrica de una fuente de almacenamiento a una micro-fuente en una microred. La primera es una configuración sin regulación del flujo de corriente en DC, es decir, se carga y descarga según el voltaje que se presente en tiempo real sin que algún elemento tome acción de control. El segundo esquema (el de la derecha) es una configuración con el bus de DC regulable, es decir, hay un monitoreo y control por medio de un convertidor dc/dc de la carga y descarga de la batería, de esta manera se optimiza y hace un mejor uso de la energía eléctrica, dado que este sistema está integrado con otros equipos sean cargas o microfuentes como parte de una microred o una multi-microgrid. Bus DC que cada vez va tomando importancia dentro de los sistemas eléctricos dado que va enlazado funcionalmente con la persencia de equipos de electrónica de potencia.


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Circuits chematic of the inverter-based island micro-source distributed generation system

Bien pues, algo que no es mi fuerte pero que de todas maneras es parte importante dentro de los diferentes equipos que ahora se utilizan en las energías renovables. Es el diagrama esquemático de un inversor. Los hay de diferentes tecnologías en materiales y marcas y modelos, pero este es un esquema bastante usual en los mismos. Quienes estudian electrónica de potencia deberían hacer al menos uno durante su carrera de pregrado dado que en el corto plazo van a ser tan tan utilizados y comunes como un teléfono celular. Esta la parte que hace los pulsos y el PWM, el filtrado y la conversión de voltaje. En esto del filtrado se escoge adecuadamente los elementos de filtro de tal manera que no se propaguen armónicos ni ruido en el sistema. También hay simulaciones de dichos elementos, en Matlab y en otros softwares… todo ello es bueno e interesante, sin embargo, una adecuada comprensión de como funciona es útil para el diario vivir de un ingeniero…


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