2. Maestría

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Diseño de un inversor monofásico de un kilowatt para trabajar con la red eléctrica y sin inyección de energía a la red
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-11-07) Durán Tinoco, Richard Hernán; Carrera Soria, Willy Eduardo
El objetivo del presente trabajo es hacer posible la microgeneración eléctrica en el Perú sin infringir la normativa del sector eléctrico peruano. Un tipo de generación eléctrica responsable con el medio ambiente y que cambia radicalmente la estructura del mercado eléctrico al permitir a los consumidores finales conectados a red ser generadores de energía con capacidad de comercializar sus excedentes. Sin embargo, en el Perú no es posible su desarrollo debido a la normativa del sector eléctrico peruano el cual estipula a las empresas (con un contrato de concesión) como los únicos agentes económicos con capacidad de generar y comercializar electricidad a través de la red eléctrica pública (REP). En tal sentido, se ha desarrollado un inversor monofásico inteligente con conexión a la red eléctrica pública de 1.5 KW y con la capacidad de no retornar los excedentes de energía a ella. Un diseño el cual ofrece la posibilidad de generar electricidad en el punto de consumo y extraer sólo la energía restante de la red eléctrica en caso de ser insuficiente la microgeneración; característica que permitirá al usuario reducir su costo de facturación por este servicio. Para tal fin se planteó dos áreas de diseño: Hardware y Software. En el área de Hardware se diseñó un inversor monofásico de una sola etapa de potencia basada en una estructura resonante caracterizada por su alta eficiencia (debido a la conmutación de los MOSFETs con un voltaje cero (ZVS)) y al hacer posible reducir tanto volumen como el peso del equipo. Este diseño implicó un estudio de los convertidores resonantes serie puente activo doble, configurar el convertidor para operar como una fuente de corriente al interactuar con la red eléctrica, cálculos y selección de los componentes. Con respecto al área de Software, se logró implementar un algoritmo capaz de gestionar el suministro de energía al garantizar el no retorno de esta a la red, así como el diseño de un PLL caracterizado por su rapidez y precisión en la sincronización de las señales generadas por el equipo con la tensión de la red eléctrica. Herramientas como MATLAB y PSIM han sido empleadas para el cálculo de parámetros y/o simulaciones. Estas últimas ha permitido corroborar las hipótesis planteadas y concluir que el diseño se caracteriza por una alta eficiencia del 95% en la conversión de energía.
Diseño de un controlador para un inversor monofásico, con mínima capacitancia en el bus DC, aplicado para mejorar la calidad de energía ante cargas no lineales en sistema tipo smart-grids
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-11-08) Moreno Vera, Frank Andre; Sal y Rosas Celi, Damian E.
Actualmente, los microinversores están expuesto a grandes variaciones debido a su conexión con la red eléctrica y diversas cargas que reducen la calidad de la energía. Estas ondulaciones son mitigadas empleando capacitores electrolíticos de gran volumen para regular la variación de tensión en el DC-Link (DCL) del microinversor. Por desgracia, este tipo de capacitores limitan el tiempo de vida útil de estos sistemas. Para eliminar la necesidad de uso de estos capacitores es necesario disminuir su volumen, por lo que se requiere el uso de filtros activos controlados para compensar las variaciones de potencia, lo cual implica más hardware, o implementar un controlador que sea capaz de controlar una fuente ondulación en el capacitor DC-Link. Se propone un nuevo controlador para un microinversor bidireccional monofásico de dos etapas que permite el uso de capacitores fílmicos y opera como compensador de armónicos, reduciendo la distorsión armónica total (THD) y pudiendo trabajar como corrector de factor de potencia (PFC) para cargas no lineales, mejorando la calidad de la energía en sistemas tipo smart-grid. La primera etapa consiste en un conversor triple puente activo (TAB) DC/DC que conecta dos arreglos de baterías a diferentes condiciones de tensión y corriente y al capacitor fílmico DCL. La segunda etapa es un inversor de fuente de tensión (VSI) que conecta al DCL y a la red eléctrica con una carga no lineal. Los resultados son validados en simulación demostrando su eficacia para eliminar el THD y, en caso se desee, su funcionamiento como PFC sin el uso de capacitores electrolíticos.

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