Ingeniería Eléctrica

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    Localización y dimensionamiento óptimo de bancos de condensadores fijos en redes de distribución eléctrica con un enfoque de optimización estocástica
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2024) Zuleta Garcés, Cristian Camilo ; Gil González, Walter Julián ; Herrera Orozco, Andrés Ricardo
    Este estudio se adentra en la problemática asociada a la determinación optima de la ubicación y dimensionamiento de condensadores fijos en redes de distribución con configuración radial. Donde se emplea un enfoque estocástico entero-mixto convexo para abordar la eficacia de los bancos de condensadores, una solución común y preferida para mitigar las pérdidas de energía en redes eléctricas de distribución, dadas sus ventajas en términos de rentabilidad y bajos requerimientos de mantenimiento. El modelo estocástico propuesto se basa en un enfoque de optimización de flujo de ramas, el cual incorpora tres condiciones distintas de generación de carga. Esta metodología se adopta para capturar la naturaleza estocástica intrínseca a los sistemas de distribución, considerando diversas situaciones operativas que pueden surgir.
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    Gobernador de velocidad para máquinas síncronas basado en control predictivo lineal
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2023) Quintero Sierra, Brayan Steven ; Bravo López, Manuel Fernando
    Este documento aborda el desarrollo de un gobernador de velocidad basado en control predictivo lineal en tiempo discreto para máquinas síncronas sin amortiguamiento, con el objetivo de mejorar el comportamiento dinámico de las variables y garantizar la operación segura del sistema eléctrico de potencia. El cual se justifica por la necesidad de gestionar la potencia en las máquinas síncronas, especialmente en el contexto colombiano donde se cuenta con abundancia de recurso hídrico. En donde se emplean centrales hidroeléctricas, que emplean este tipo de máquinas para la producción de energía eléctrica. Aquí se presenta el estudio del modelo matemático de las máquinas síncronas, la formulación del modelo linealizado y la integración de la parte eléctrica y mecánica en el sistema dinámico. También se presenta la teoría del Control Predictivo basado en el Modelo (CPM) y su arquitectura, explicando la metodología de horizonte deslizante, donde se discuten parámetros importantes como el horizonte de control y el horizonte de predicción. Se evalúa el comportamiento del control en un sistema de prueba compuesto por una máquina síncrona equipada con un gobernador de velocidad basado en CPM, que alimenta una carga mediante un conjunto de líneas y transformadores. El rendimiento del CPM se evalúa, con simulaciones en donde se realizan cambios en los horizontes de control y predicción, así como en la función objetivo. Donde se observa que el control de la potencia mejora con horizontes más amplios y que los cambios en la función objetivo afectan considerablemente el rendimiento del gobernador.
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    Diagnóstico y mantenimiento de transformadores de potencia inmersos en aceite
    (Universidad Tecnológica de Pereira, 2024) Isaza Arboleda, Juan Carlos ; Holguín Londoño, Mauricio
    En este trabajo se presenta el desarrollo para el mantenimiento de los transformadores de potencia inmersos en aceite, con el cual se busca construir una guía de referencia para entender y tener un conocimiento básico acerca de la importancia del cómo y el por qué realizar los diferentes tipos de mantenimientos al transformador. La parte inicial del documento está compuesta por un planteamiento del problema y su justificación. La segunda parte, define tanto los objetivos generales como los específicos. A continuación, se divide el texto en cuatro capítulos en donde el primero busca indagar sobre los principios básicos del transformador, sus componentes, características y funcionalidad. El segundo, determinar el alcance y la aplicabilidad de los tres diferentes tipos mantenimientos que se aplican en los transformadores de potencia inmersos en aceite: predictivo, preventivo y correctivo. El tercer capítulo, desarrolla un procedimiento paso a paso para realizar el diagnóstico y mantenimiento a un transformador a partir del análisis de aceite y las pruebas eléctricas, para así determinar el tipo de mantenimiento a aplicar. Por último, el capítulo cuarto tiene como objetivo validar la metodología implementada con un ejemplo aplicativo, a partir de datos reales tomados de un transformador de potencia de 13 MVA.
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    Controlador basado en técnicas del cálculo variacional para un generador DFIG conectado a una turbina eólica
    ( 2022) Palacios Mosquera, Jorge Javier ; Ramírez Vanegas, Carlos Alberto
    El presente trabajo se implementa en función de dos objetivos; en primer lugar el hecho de optimizar de manera eficiente las condiciones operativas de un proceso multivariable desde el punto de vista de la ingeniera de control aplicada de manera transversal en sistemas de potencia haciendo alusión a la teoría del control optimo, que apunta a la resolución de problemas de optimización en sistemas de estados variables con respecto al tiempo haciendo uso del Cálculo de variaciones, que determina acciones de control que facilitan al sistema satisfacer restricciones físicas y al mismo tiempo optimizar los criterios de desempeño operativo, en comparación a los métodos clásicos de control. En segunda instancia, conviene señalar el hecho de que la implementación de la energía eólica como una tecnología de producción de energía eléctrica que aprovecha la energía cinética del viento para accionar una turbina que convierte dicha energía cinética en energía eléctrica de forma eficiente, segura y sostenible, que principalmente busca mitigar los impactos medioambientales negativos ocasionados por la actividad productiva de la población en general, ya que en países como Colombia en los cuales la generación de energía eléctrica demanda un gran uso de los recursos hídricos del país, la generación eólica, una opción energética basada en energías renovables limpias es una gran oportunidad para implementar sistemas de potencia que disminuyan en parte el daño ambiental producido por la generación tradicional y satisfagan la demanda energética. en definitiva, este trabajo corresponde a una aplicación directa de teoremas del cálculo de variaciones para el cálculo de los valores máximos y mínimos de los parámetros principales de operación de la turbina dando registros precisos de las condiciones del sistema supervisando y monitoreando de forma simultánea respecto al tiempo.
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    Estudio y análisis de un convertidor bidireccional de potencia DC-DC con topología Buck-Boost y de su sistema de control de tensión por un método de control adaptativo
    ( 2023) Aricapa Gañan, Jeiner ; Hurtado Aguirre, William ; Gil Gonzalez, Walter Julián
    En este trabajo se lleva a cabo el modelado, diseño y simulación de un convertidor bidireccional de potencia (DC-DC Direct current) con topología Buck-Boost y de su sistema de control para la regulación de tensión en microrredes DC. El objetivo es garantizar la estabilidad del sistema frente a variaciones y perturbaciones que puedan ocurrir durante su operación bidireccional normal. Se implementó el método de control adaptativo que combina el análisis (Proportional integral-passivity-based control - PIPBC), sumado a un estimador de estados para calcular la medida de corriente y regular la salida de tensión en la microrred DC, garantizando estabilidad bajo las condiciones de no linealidad y bidireccionalidad del modelo circuital básico del convertidor de potencia DC-DC con topología Buck-Boost y de la batería que componen la microrred DC. También se empleó y diseño un método de control clásico Proporcional integral - PI el cual se utilizó como sistema de comparación. Se analizaron los resultados obtenidos teniendo en cuenta los tiempos de establecimiento, el error medio cuadrático y el ´índice de desempeño (Integral of time multiplied Absolute Error Criterion - ITAE) para el modelo del convertidor bidireccional de potencia DC-DC con tipología Buck-Boost aplicando ambos controladores. De esta forma, se comprobó la eficiencia de la técnica de control adaptativo y se identificaron las ventajas que presenta en comparación con control clásico. Los resultados muestran que la regulación de tensión en microrredes DC presenta una mejor estabilidad y respuesta en el tiempo cuando se aplica un método de control adaptativo PI-PBC en un convertidor bidireccional de potencia DC-DC.