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Control y Aplicaciones a Electrónica de Potencia ITESI-CA-02 Cuerpo Académico 'En Consolidación' (SEP)

Instituto Tecnológico Superior de Irapuato

Dr. José Miguel Sosa Zúñiga Instituto Tecnológico Superior de Irapuato 1er Taller de Aplicaciones de Electrónica de Potenciaen el Manejo de Energías Renovables Cuernavaca, Morelos, Junio 2015

1. Identificación e integrantes del ITESI-CA-02

2. Trabajos de investigación

3. Proyectos de investigación

4. Proyectos con la iniciativa privada

5. Maestría en Ingeniería Electrónica con opción en potencia del ITESI

Contenido

Identificación e integrantes del ITESI-CA-02

Clave de registro PROMEP ITESI-CA-2 Nombre Electrónica de Potencia

Grado de consolidación

Cuerpo académico en consolidación (2010-2013, 2013-2016)

Área y disciplina del cuerpo

académico

Ingeniería y Tecnología – Ingeniería Electrónica

Integrantes

Dr. Gerardo Vázquez Guzmán (SNI Nivel I, Perfil Deseable PROMEP) Dr. Pánfilo Martínez Rodríguez (SNI Nivel I, Perfil Deseable PROMEP) Dr. Mario Alberto Juárez Balderas (SNI Nivel C, Perfil Deseable PROMEP) Dr. José Miguel Sosa Zúñiga (Perfil Deseable PROMEP, SNI Nivel I)

Colaboradores

M.I. Cesar Augusto Limones Pozos (Perfil deseable PROMEP)

Línea de Generación y Aplicación del

Conocimiento (LGAC).

Control y Aplicaciones a Electrónica de Potencia Esta línea se enfoca en el estudio de tópicos relacionados con, el modelado, control y análisis de sistemas con énfasis en problemas aplicados a sistemas electrónicos de potencia para el mejoramiento de la calidad de la energía, la conversión de la energía a partir de fuentes renovables entre otras.

Identificación e integrantes del CA

Dr. Pánfilo Raymundo Martínez Rodríguez Miembro SNI Nivel 1, Perfil Deseable PROMEP Posgrado en Ingeniería Electrónica. Laboratorio de Eléctrica y Electrónica de Potencia e-mail: [email protected] , Tel. (462) 60 67 900 ext. 186 Pánfilo Raymundo Martínez recibió el grado de Doctor en Ciencias del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica IPICYT en San Luís Potosí, SLP en 2007. En agosto del 2006 se unió al Instituto Tecnológico Superior de Irapuato ITESI, donde actualmente es Profesor-Investigador. Sus principales intereses incluyen el modelado, análisis y el diseño de control de sistemas de electrónica de potencia y sistemas de energías renovables.

Dr. Gerardo Vázquez Guzmán Miembro SNI Nivel 1, Perfil Deseable PROMEP Posgrado en Ingeniería Electrónica. Laboratorio de Eléctrica y Electrónica de Potencia e-mail: [email protected], Tel. (462) 60 67 900 ext. 186 Gerardo Vázquez recibió el grado de Doctor de la Universidad Politécnica de Cataluña UPC, España, en 2013. Desde 2012 trabaja en el Instituto Tecnológico Superior de Irapuato ITESI como Profesor-Investigador en el Departamento de Electrónica. Sus intereses de investigación incluyen el análisis y la implementación de convertidores de electrónica de potencia aplicados a la conversión de energía de fuentes no convencionales.


mailto:[email protected]








Dr. José Miguel Sosa Zuñiga Miembro SNI Nivel 1, Perfil Deseable PROMEP Posgrado en Ingeniería Electrónica. Laboratorio de Eléctrica y Electrónica de Potencia e-mail: [email protected], Tel. (462) 60 67 900 ext. 186 José Miguel Sosa recibió el grado de Doctor en Ciencias Aplicadas del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica IPICYT en 2009. Actualmente trabaja como Profesor-Investigador en el Instituto Tecnológico Superior de Irapuato ITESI. Entre sus intereses de investigación se encuentran la teoría de control y el modelado y control de convertidores de electrónica de potencia.

Dr. Mario Alberto Juárez Balderas Miembro SNI Nivel C, Perfil Deseable PROMEP Posgrado en Ingeniería Electrónica. Laboratorio de Eléctrica y Electrónica de potencia e-mail: [email protected], Tel. (462) 60 67 900 ext. 186 Mario Alberto Juárez recibió los grados de Maestro y Doctor del Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET) Cuernavaca, México, en 2004 y en 2011 respectivamente. Sus intereses de investigación incluyen el diseño e implementación de balastros electrónicos para lámparas fluorescentes y HID, el modelado de lámparas de descarga, convertidores DC-AC, la corrección del factor de potencia y las energías renovables.




M.I. César Augusto Limones Pozos Perfil Deseable PROMEP, Posgrado en Ingeniería Electrónica. Laboratorio de Eléctrica y Electrónica de Potencia e-mail: [email protected], Tel. (462) 60 67 900 ext. 186 Cesar Limones recibió los grados de licenciatura y maestría en Ingeniería Electrónica en el año 2009 y 2012 por el Instituto Tecnológico Superior de Irapuato. Actualmente es docente de tiempo completo. Dentro de los principales intereses de estudio se encuentra la compensación de armónicos en la red y corrección del factor de potencia mediante el uso de filtros activos de potencia aplicando control.



Trabajos de investigación

Control y aplicaciones en electrónica de potencia

I. Calidad de la energía a) Filtrado activo b) Rectificación controlada c) Compensación del factor de potencia

II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica

a) Inversores conectados a red sin transformador b) Diseño de topologías y esquemas de modulación c) Inyección de potencia activa y control

III. Sistemas de iluminación electrónicos

a) Balastros electrónicos b) Sistemas de iluminación LED


Trabajos de investigación: I. Calidad de la energía


Calidad de la energía. Es la combinación de calidad del voltaje y calidad de la corriente. Así calidad de la energía trata con aspectos relacionados con las desviaciones de voltaje o corriente de sus formas ideales.

Carga

RED

TBF

PCC

Carga

Carga

vSiS

ωt2ππ

I. Calidad de la energía eléctrica

Fig. Sistema eléctrico

Fig. Formas de onda ideales

Trabajos de investigación I. Calidad de la energía eléctrica

Fig. Contaminación armónica

Contaminación armónica


Causas de distorsión en la red

– Soldadoras de arco. – Fuentes basadas en rectificadores de diodos. – Rectificadores basados en tiristores.


Fig. Cargas no lineales

Contaminación armónica


P Potencia activa= =S Potencia aparente

PF

Potencia aparenteS

ActivaP

No activaS2-P2

ReactivaQ

armónicaH2=S2-P2-Q2

γφ1

φ

H Q

S

P


Fig. Tetaedro de potencias

Factor de potencia


Llamado STATCOM (Static Synchronous Compensator ) o filtro activo paralelo

El objetivo es PF ≅ 1:

carga

fuente

Filtro activoparalelo

Corrriente compensada corriente de carga

corriente inyectada

vS

iS

Resistencia

Comportamiento resistivo únicamente en la fundamental 1

))

S S

S S

i i vii i v

hh

®®

vSiS

ωt2ππ


Fig. Compensación armónica de corriente

Filtro activo paralelo monofásico (Funcionamiento)


ubua

ub ua

Lado de AC

Lado de DC

Rectificador Inversor

Convertidor de fuente de voltaje: Funciona como rectificador o filtro dependiendo de la dirección del flujo de potencia.


Fig. Convertidor de fuente de voltaje

Filtro activo paralelo monofásico (Topología de puente completo)

Trabajos de investigación I. Calidad de la energía eléctrica Convertidores con balance de capacitores: Convertidor NPC de medio puente

Modelo del sistema

Donde 𝑥𝑥1 = 𝑖𝑖𝑠𝑠, 𝑥𝑥2 = (𝑣𝑣𝑐𝑐1 + 𝑣𝑣𝑣𝑣2), 𝑥𝑥3 = (𝑣𝑣𝑐𝑐1 − 𝑣𝑣𝑣𝑣2), 𝑧𝑧2 ≜ 𝑥𝑥22/2 𝑒𝑒 = 1

2𝑢𝑢𝑥𝑥2 + 1

2𝑢𝑢2𝑥𝑥3 es el voltaje inyectado,

𝑖𝑖0 corriente de la carga y 𝑣𝑣𝑠𝑠 voltaje de la red.

𝐿𝐿�̇�𝑥1 = 𝐿𝐿𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑖𝑖0 − 𝑒𝑒 + 𝑣𝑣𝑠𝑠

𝐶𝐶�̇�𝑧2 = 𝑢𝑢𝑥𝑥2 𝑥𝑥1 − 𝑖𝑖0 −2𝑧𝑧2𝑅𝑅

𝐶𝐶�̇�𝑥3 = 𝑢𝑢2 𝑥𝑥1 − 𝑖𝑖0 −𝑥𝑥3𝑅𝑅

Dinámica de corriente

Dinámica de regulación de voltaje Dinámica del balance de voltaje

Descripción del sistema

Fig. Convertidor NPC de medio puente como filtro activo monofásico


0 0.05 0.1-250

-125

0

125

250

[V, I

]

vS,iS

Time [Sec]

0 0.05 0.1-250

-125

0

125

250

[V, I

]

vS,iS

Time [Sec]

i) Seguimiento de corriente.

Este objetivo de control consiste en forzar a la corriente de la fuente a seguir una referencia proporcional al voltaje de la red, esto es. donde la corriente de referencia se puede calcular como o como, En el último caso 𝑣𝑣𝑆𝑆,1es la componente fundamental del voltaje de la red.

𝑥𝑥1 → 𝑥𝑥1∗ , 𝑑𝑑 → ∞

𝑥𝑥1∗ =𝑃𝑃𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑣𝑣𝑆𝑆,𝑅𝑅𝑅𝑅𝑆𝑆2 𝑣𝑣𝑆𝑆,1,

𝑥𝑥1∗ =𝑃𝑃𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑣𝑣𝑆𝑆,𝑅𝑅𝑅𝑅𝑆𝑆2 𝑣𝑣𝑆𝑆 .

Objetivos de control Convertidores con balance de capacitores: Convertidor NPC de medio puente

Fig. Corriente de referencia cuando el voltaje de línea no tiene contaminación armónica

Fig. Corriente de referencia cuando el voltaje de línea tiene contaminación armónica


0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

110

220

330

440

[V]

x2

Time [Sec]

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-3

-1.5

0

1.5

3

[V]

x3

Time [Sec]

𝑥𝑥2 → 𝑉𝑉𝑑𝑑 , 𝑑𝑑 → ∞

𝑥𝑥3 → 𝑉𝑉𝑑𝑑 , 𝑑𝑑 → ∞

Objetivos de control Convertidores con balance de capacitores: Convertidor NPC de medio puente

ii) Regulación de voltaje Este objetivo de control consiste en forzar a la suma de los voltajes de los capacitores siga a una referencia constante, esto es.

iii) Balance de capacitores. Este objetivo de control consiste en forzar que la diferencia de los voltajes de los capacitores asintóticamente converja a cero, esto es.

Fig. Objetivo de control de regulación de voltaje

Fig. Objetivo de control de balance de voltaje





0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720-40

-20

0

20

40

Mag

[dB

]

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720-100

-50

0

50

100

Phas

e [d

eg]

Frec [Hz]

Basados en el modelo del sistema se propone la siguiente ley de control

𝑒𝑒 = (𝑣𝑣𝑆𝑆 + 𝑘𝑘1𝑥𝑥�1 − 𝜙𝜙) donde 𝑥𝑥�1 ≜ 𝑥𝑥1 − 𝑥𝑥1∗ , 𝑘𝑘1 > 0 y 𝜙𝜙 ≜ 𝐿𝐿 𝑑𝑑

𝑑𝑑𝑑𝑑𝑥𝑥1∗ − 𝑖𝑖0 .

Note que el término de distorsión puede ser estimado como

𝜙𝜙� = �2𝛾𝛾𝑘𝑘𝑠𝑠

𝑠𝑠2 + 𝑘𝑘2𝜔𝜔0𝑘𝑘∈Η

=1 − 𝑒𝑒−

𝑠𝑠𝑠𝑠𝜔𝜔0

1 + 𝑒𝑒−𝑠𝑠𝑠𝑠𝜔𝜔0

Para evitar problemas de inestabilidad en el RC, se propone agregar una ganancia K (0<K<1).

𝜙𝜙� =1 − 𝐾𝐾𝑒𝑒−

𝑠𝑠𝑠𝑠𝜔𝜔0

1 + 𝐾𝐾𝑒𝑒−𝑠𝑠𝑠𝑠𝜔𝜔0

Ksπω0

-e_

++_xh

~ φ

>

Repetitive control

Lazo de seguimiento de corriente Convertidores con balance de capacitores: Convertidor NPC de medio puente

1 + 𝐾𝐾(1 − 𝐾𝐾)�

1 − 𝐾𝐾(1 + 𝐾𝐾)�

Fig. Bode de magnitud y de fase del esquema de control repetitivo.





Se propone recuperar la señal moduladora u como se muestra a continuación Lazo de balance de capacitores Asumiendo que el lazo de corriente ha alcanzado el estado estacionario lo cual se sustituye directamente en la dinamica de balance El siguiente control se propone para garantizar x3 converge a cero

El término 𝜁𝜁 introduce un grado de libertad adicional el cual se desvanece en el

estado estacionario cuando 𝑣𝑣𝐶𝐶1 ≈ 𝑣𝑣𝐶𝐶2. 𝑢𝑢 =

2𝑒𝑒 − 𝜁𝜁𝑥𝑥2

𝑥𝑥1 = 𝑥𝑥1∗ = 𝑃𝑃𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 𝑣𝑣𝑆𝑆,𝑅𝑅𝑅𝑅𝑆𝑆2⁄ 𝑣𝑣𝑆𝑆

𝐶𝐶2�̇�𝑥3 = −

𝜍𝜍𝑧𝑧2

𝑃𝑃𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 − 𝑃𝑃0 −𝑥𝑥32𝑅𝑅

𝜁𝜁 = 𝑘𝑘𝑝𝑝3𝜉𝜉, 𝜏𝜏3�̇�𝜉 = −𝜉𝜉 + 𝑥𝑥3,

Lazo de voltaje Convertidores con balance de capacitores: Convertidor NPC de medio puente





Lazo de regulación de voltaje Nuevamente considerando que la corriente ha alcanzado su valor en estado estacionario es posible reducir la dinámica de regulación Despreciando los términos armónicos en ambos lados dela ecuación tenemos que El control que garantiza que consiste en un controlador proporcional integral (PI) control, dado por

Notice that, unavoidable second order harmonics appear in the DC link due to the rectification process 𝐶𝐶

2�̇�𝑧2 = 𝑥𝑥1∗𝑣𝑣𝑆𝑆 − 𝑖𝑖0𝑣𝑣𝑆𝑆 −

𝑧𝑧2𝑅𝑅

𝑧𝑧20 → 𝑉𝑉𝑑𝑑2 2⁄

𝐶𝐶2�̇�𝑧20 = 𝑃𝑃𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 − 𝑃𝑃0 −

𝑧𝑧2𝑅𝑅

.

𝑃𝑃𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟�̃�𝑧2

= −𝑘𝑘𝑖𝑖2𝑠𝑠 −

𝑘𝑘𝑝𝑝2𝜏𝜏2𝑠𝑠 + 1 �̃�𝑧2 ≜ (𝑧𝑧2 −

𝑉𝑉𝑑𝑑2

2)

Lazo de voltaje Convertidores con balance de capacitores: Convertidor NPC de medio puente


_

( ) . 2

2x2

+

_

τ2s+1k2p

Vd

k2is +

( ) . 2

2

Regulation

vS

x1*

+

x1=iS

ζBalancing

kr

vS,RMS21

Modulation

Pref

x3

++k1~x1

Ksπω0

-e

to gates

+2e

τ3s+1k3p

ζ

x2

PWM

vC1

Transformation

+

vC2

+

+ x2

x3

_++

_

_

Tracking

vS

u

Controlador Convertidores con balance de capacitores: Convertidor NPC de medio puente

Fig. Diagrama a bloques de la solución propuesta

Martinez-Rodriguez, P.R.; Sosa, J.M.; Vazquez, G.; Escobar, G.; Valdez-Fernandez, A.A.; Hernandez-Gomez, M., "A model-based controller for a half-bridge NPC used as an active power filter," Industrial Electronics Society, IECON 2013 - 39th Annual Conference of the IEEE , vol., no., pp.1944,1949, 10-13 Nov. 2013


Resultados de simulación Convertidores con balance de capacitores: Convertidor NPC de medio puente

Fig. Resultados de simulación. Formas de onda de (de arriba a abajo) voltaje de linea vS (100 V/div), corriente compensada iS (25 A/div), corriente de la fuente i0 y corriente inyectada i (25 A/div).



Fig. Resultados de simulación. Formas de onda de (de arriba a abajo) referencia de corriente x1* (25 A/div), corriente de linea compensada iS (25 A/div) y la corriente de error (25 A/div).

_x1*

+

x1=iS

kr

++k1~x1

Ksπω0

-e

e

_++

_

Tracking

vS


vC1

Transformation

vC2

+

+

x2

x3_

+


Fig. Resultados de simulación. Respuesta transitoria de (arriba a abajo) la suma de voltaje de los capacitores x2, voltaje del capacitor vC1, voltaje del capacitor vC2 (100 V/div) y la diferencia de los voltajes de los capacitores x3

(30 V/div) durante cambios de carga.

Fig. Resultados de simulación. Respuesta transitoria de (arriba a abajo) la referencia de potencia (100 W/div) Pref la suma de voltaje de los capacitores x2, y la envolvente de la corriente de línea iS (25 A/div)

durante cambios de carga.


vC1

Transformation

vC2

+

+

x2

x3_

+

( ) . 2

2x2

+

_

τ2s+1k2p

Vd

k2is +

( ) . 2

2

Regulation

x1*x1=iS

vS,RMS21

Pref


Trabajos de investigación: II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica

iS

vS Fig. Sistemas Interconectados a la red eléctrica

Fig. Inversor para cogeneración de energía eléctrica basada en un SFV.

0 5 10 15 20 25 30 350

50

100

150

200

250Curva Caracteristica V-P

Voltaje (V)

Pote

ncia

(W)

dP/dV=0

dP/dV<0dP/dV>0

Curva caracteristica V-P

Pote

ncia

(W)

Volatje (v)

Fig. Seguimiento del MPP

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica

VSI

eu vSCDCvDC

Filtro de acoplamiento

Control MPPT

PWM

iC iSiDC

Paneles solares

Medidor

Inversor

Aplicaciones

Sistema Fotovoltaico Conectado a la red

1. IEC 60364-7-712:2005. Instalaciones eléctricas en edificios.

2. IEEE 1547.1-2005. IEEE Estándares de pruebas de procedimientos para equipo conectando sistemas distribuidos con el sistema eléctrico de potencia.

3. UL 1741. Estándares para seguridad en inversores, controladores de carga y equipo de interconexión a la red eléctrica para utilizar en sistemas distribuido de energía.

4. IEEE 929-2000. Recomendaciones Prácticas para interfaces con la red eléctrica para sistemas fotovoltaicos.

5. IEC 61727 (1995-06). Sistemas fotovoltaicos– Características de interface del distribuidor.

6. DS/EN 61000-3-2 (2001). Límites de emisión de armónicos (Equipo de hasta 16 A por fase).

7. VDE0126-1-1 (2006). Desconexión automatica del dispositivo entre un generador y la red publica de bajo voltaje.

Normas y estándares internacionales

1. Distorsión armónica total (THD) y magnitud individual de los armónicos.

2. Factor de Potencia (PF).

3. Nivel de corriente inyectada en DC.

4. Voltaje y frecuencia en niveles normales de operación.

5. Detección de modo de operación Isla.

6. Reconección automatica y sincronización.

7. Puesta a tierra de los equipos.

Parámetros del sistema

Fig. Inversor conectado a la red

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica Tipos de inversores conectados a la red sin transformador

1. NMX-J-618-ANCE Requisitos de construcción de Módulos FV para proporcionar seguridad eléctrica. (IEC-61730-I,2), (IEC 61646).

2. NMX-J-643-ANCE Desempeño en Módulos fotovoltaicos, medición de características tensión corriente en dispositivos FV. (IEC 60904).

3. NMX-J-655/(2,3)-ANCE Desempeño y eficiencia en convertidores de potencia y controladores de carga de baterías para SPV. (IEC-61683, IEC62509).

4. NMX-J-655/1-ANCE Desempeño y eficiencia en paneles FV en términos de potencia nominal a ciertos parámetros de temperatura e irradiación. (IEC-61853-I).

5. NMX-J-656-ANCE Seguridad de los convertidores de potencia utilizados en sistemas de potencia fotovoltaicos. (IEC 62109-1:2010) (en proceso).

6. NMX-J-657-ANCE Sistemas híbridos de electrificación rural CD, CA, hasta 600 V y 100 kVA. NMX-J-657/7-ANCE (generadores FV, en proceso).

Normas ANCE sistemas de energía renovable

Tipos de inversores conectados a la red sin transformador

Fig. Inversor conectado a la red


Fig. Normas ANCE para sistemas de energía renovable


HFT : 1. De múltiples etapas (incrementa las perdidas por conducción, dos buses de CD). 2. Mayor número de interruptores. 3. Transformador de HF 4. Baja eficiencia.

LFT: 1. Etapa simple 2. Pocos interruptores 3. Transformador de LF. 4. Baja eficiencia

Fig. Inversores con aislamiento: sistema monofásico con transformador de baja frecuencia

PV array

Db

Vs

S1

S2

S3

S4

C

T1

Lf

Lf

VsPV

array

Db

S1

S2

S3

S4

C

HFT

Lf

S’1 S’3

S’4S’2

Cf

Lf

Lf

D1 D3

D2 D4

Fig. Inversores con aislamiento: sistema monofásico multietapa con transformador de alta frecuencia


Fig. 12. Transformadores con aislamiento

Características de los convertidores

Sin transformador: 1. Capacitancias parásitas formadas entre las celdas

FV y la red de tierra en el panel FV. 2. Corrientes de fuga fluyendo a través de la

trayectoria de tierra debido al dv/dt. 3. Valores de 50nF a 150nF por kW

SustrateCp

Cp Cp

PV-Cells

Glass

CD/CA Power

Converter

Filter+AC Grid

𝑖𝑖𝐶𝐶𝑝𝑝 =𝑑𝑑𝑣𝑣𝑑𝑑𝑑𝑑 𝐶𝐶


Corrientes de modo común debidas a las capacidades parasitas del panel solar

Tipos de inversores

Fig. Formación de las capacitancias parásitas.

Modulación de inversores: Inversor de puente completo

Estrategia de Modulación Bipolar Estrategia de modulación unipolar

PV array

Db

Vs

S1

S2

S3

S4

C

Lf

Lf

Cp1

Cp2

S1,S4

S2,S3

VtriVsin

S4

S2

VtriVsin

-1

S1

S3

0.08 0.085 0.09 0.095 0.1 0.105 0.11 0.115 0.12-500

-300

-100

100

300

500

Outp

ut V

olta

ge [V

]

Output Voltage

0.08 0.085 0.09 0.095 0.1 0.105 0.11 0.115 0.12-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

Ileak

age

[A]

Time [s]

Leakage Current

0.08 0.085 0.09 0.095 0.1 0.105 0.11 0.115 0.12-500

-300

-100

100

300

500

Outp

ut V

olta

ge [V

]

Output Voltage

0.08 0.085 0.09 0.095 0.1 0.105 0.11 0.115 0.12-5

-4-3-2-1012345

Ileak

age

[A]

Time [s]

Leakage Current

Modulación Unipolar: Corrientes de fuga altas Corriente facil de filtrar Diseño sencillo Rizo de salida de corriente al

doble de la frecuencia de conmutación

Armonicos de conmutación lejanos a la frecuencia de red

Modulación Bipolar: No presenta corrientes de fuga Alto contenido armonico en HF Diseño sencillo Rizo de salida de corriente a la

frecuencia de conmutación Baja eficiencia


Fig. Voltaje de salida (arriba) y corriente de fuga (abajo).

Fig. Voltaje de salida (arriba) y corriente de fuga (abajo).

Fig. Modulación bipolar. Fig. Modulación bipolar. Fig. Inversor puente completo.

PV array

L/2

Vs

CVDC1

S2

S2'

S1

S1'

PV array

CVDC2

S4

S4'

S3

S3'

A

N

z1

z2

CELL1

CELL2

Cp1

Cp2

Cp3

Cp4

L/2

VAN State Switching States S1 S2 S3 S4 S1’ S2’ S3’ S4’

VDC 1+ VDC 2 E1 1 0 1 0 0 1 0 1 VDC 1 E2 1 0 1 1 0 1 0 0 VDC_2 E2_1 1 1 1 0 0 0 0 1 VDC_1 E2_2 1 0 0 0 0 1 1 1 VDC 2 E2_3 0 0 1 0 1 1 0 1

0 E3 1 1 1 1 0 0 0 0 0 E3_1 0 0 0 0 1 1 1 1

VDC_1- VDC_2 E3_2 1 0 0 1 0 1 1 0 - VDC 1+ VDC 2 E3_3 0 1 1 0 1 0 0 1

0 E3_4 0 0 1 1 1 1 0 0 0 E3_5 1 1 0 0 0 0 1 1

- VDC_1 E4 0 1 0 0 1 0 1 1 - VDC_2 E4_1 0 0 0 1 1 1 1 0 - VDC_1 E4_2 0 1 1 1 1 0 0 0 - VDC 2 E4_3 1 1 0 1 0 0 1 0

- VDC 1- VDC 2 E5 0 1 0 1 1 0 1 0

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica Modulación de inversores: Convertidor multinivel HB5

Fig. Convertidor multinivel en cascada. Fig. Estados del convertidor multinivel en cascada.

Características: Presenta cinco niveles de voltaje a la salida. Menor rizo de corriente de salida. Filtro de rizo de corriente de menor tamaño. Semiconductores con menor estrés eléctrico.

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-800

-400

0

400

800

Vou

t [V

]

Output Voltage

0 0.01 0.02 0.03 0.04Time (s)

0

-0.5

-1

0.5

1

Vpot_1 Vpot_2 Vpot_3 Vpot_4 Vc

Vca

S1S1'

S2S2'

Vpot_1

Vpot_2

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica Modulación de inversores: Convertidor multinivel HB5. Estrategia de modulación senoidal con portadora desplazada (SLSPWM)

(a)

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-30

-150

1530

Load

Cur

rent

[A] Load Current

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-800

-4000

400800

Vou

t [V

]

Output Voltage

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-400

0

400

800

Vcp

1 [V

]

Voltage across the stray capacitance

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-200

-1000

100200

Ileak

age

[A]

Time [s]

Leakage Current Cp1

(b)

(c)

(d)

Fig. Modulación sinusoidal con portadora desplazada.

Fig. Resultados de simulación. (De arriba a abajo) Corriente de la carga, voltaje de salida, voltaje a través de

las capacitancias parásitas y corriente a través de las capacitancias parásitas.

0 0.01 0.02 0.03 0.04Time (s)

0

-0.5

-1

0.5

1

V17 Vtrig Vref_1 Vref_2

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica Modulación de inversores: Convertidor multinivel HB5. Estrategia de modulación con desplazamiento de fase

Vca

S1S1'

S2S2'

Vpot

-1

(a)

(b)

(c)

(d)

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-30

-150

1530

Load

Cur

rent

[A] Load Current

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-800

-4000

400800

Vou

t [V

]

Output Voltage

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-400

0

400

800

Vcp

1 [V

]

Voltage across the stray capacitance

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-100

-500

50100

Ileak

age

[A]

Time [s]

Leakage Current Cp1

Fig. Resultados de simulación. (De arriba a abajo) Corriente de la carga, voltaje de salida, voltaje a través de

las capacitancias parásitas y corriente a través de las capacitancias parásitas.

Fig. Modulación sinusoidal con desplazamiento de fase.

Vazquez, G.; Martinez-Rodriguez, P.R.; Sosa, J.M.; Escobar, G.; Arau, J., "A modulation strategy for single-phase HB-CMI to reduce leakage ground current in transformer-less PV applications," Industrial Electronics Society, IECON 2013 - 39th Annual Conference of the IEEE , vol., no., pp.210,215, 10-13 Nov. 2013

Sector 1, Estado 1 (VAN = 0) y State 2 (VAN = VDC).

PV array

Vs

CVDC1

S2

S2'

S1

S1'

PV array

CVDC2

S4

S4'

S3

S3'

A

N

z1

z2

CELL1

CELL2

Cp1

Cp2

Cp3

Cp4

Vo = 0Q

(a)

L/2

L/2

PV array

Vs

CVDC1

S2

S2'

S1

S1'

PV array

CVDC2

S4

S4'

S3

S3'

A

N

z1

z2

CELL1

CELL2

Cp1

Cp2

Cp3

Cp4

Vo = VdcQ

(b)

L/2

L/2

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-800

-400

0

400

800

Vou

t [V

]

Output Voltage

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica Modulación de inversores: Convertidor multinivel HB5. Estrategia de modulación modificada

Fig. Diagramas equivalentes para generar Vdc en el voltaje a la salida en el Sector 1.

Características Forma de onda de corriente

senoidal

Cinco niveles de voltaje en la salida

Menos transiciones de conmutación

Bajo THD

Fácil filtrado

Alta eficiencia en la conversión de la energía

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-30

-15

0

1530

Load

Cur

rent

[A] Load Current

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-800

-400

0

400

800V

out [

V]

Time [s]

Output Voltage

(a)

(b)

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica Modulación de inversores: Convertidor multinivel HB5. Resultados de simulación

Fig. Resultados de simulación. (De arriba a abajo) Corriente de la carga, voltaje de salida del convertidor.

(a)

(b)

(c)

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-400

0

400

800

Vcp

1 [V

]

Voltage across the stray capacitance Cp1

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-400

-200

0

200

400

Vcp

3 [V

]

Voltage across the stray capacitance Cp3

0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05 0.055 0.06-10

-5

0

5

10

Ileak

age

[A]

Time [s]

Leakage current across Cp1

Sector State Stray Capacitance Voltages

Vcp1 Vcp2 Vcp3 Vcp4 1 E1 VDC 0 VDC 0

E2 VDC 0 VDC 0 2 E1 2 VDC VDC VDC 0

E2 2 VDC VDC VDC 0 3 E1 0 - VDC 0 - VDC

E2 0 - VDC 0 - VDC 4 E1 - VDC -2 VDC 0 - VDC

E2 - VDC -2 VDC 0 - VDC

Modulation Strategy Efficiency SPSPWM 85.95% SLSPWM 95.01%

SBLSPWM 98.46%

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica Modulación de inversores: Convertidor multinivel HB5. Resultados de simulación

Características: Pocas transiciones de voltaje en las

capacitancias parasitas

Baja corriente de dispersión en las capacitancias parasitas.

Fig. Resultados de simulación. (De arriba a abajo) Voltaje a través de las capacitancias parásitas Vcp1 y Vcp3 y corriente de fuga.

Tabla. Valores de voltaje a través de las capacitancias parásitas

Tabla. Comparación de eficiencias

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica Modulación de inversores: Convertidor multinivel HB5. Resultados experimentales

Fig. Resultados experimentales. Señales de la modulación SPSPWM.

Fig. Configuración experimental del convertidor multinivel en cascada.

Fig. Resultados experimentales. (De arriba abajo) Corriente de salida, voltaje del inversor, voltaje a través

de los capacitores parásitos y corriente de fuga.


Fig. Resultados experimentales. Señales de la modulación SLSPWM.





Fig. Resultados experimentales. Señales de la modulación propuesta.




100

101

102

103

104

105

106

-200

-150

-100

-50

0

50

Mag

nitu

de (d

B)

Grafica de Magnitud de Bode

Frecuencia (rad/s)

20 dB/década

60 dB/década

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica Control de inversores conectados mediante filtros L y LCL

a) Filtro L VSC

CDCvDC eu

iDC

vS

filtro L iS

L1 R1

iC

L2 R2L1 R1

filtro LCLVSC

CDCvDC eu

iDC iC

vS

iS

CvC

𝐿𝐿1𝑑𝑑𝑖𝑖𝑐𝑐𝑑𝑑𝑑𝑑

= −𝑅𝑅1𝑖𝑖𝑐𝑐 − 𝑣𝑣𝑐𝑐 + 𝑒𝑒𝑢𝑢

𝐿𝐿2𝑑𝑑𝑖𝑖𝑠𝑠𝑑𝑑𝑑𝑑

= −𝑅𝑅2𝑖𝑖𝑠𝑠 − 𝑣𝑣𝑐𝑐 + 𝑣𝑣𝑠𝑠

𝐶𝐶𝑑𝑑𝑣𝑣𝑐𝑐𝑑𝑑𝑑𝑑

= 𝑖𝑖𝑐𝑐 − 𝑖𝑖𝑠𝑠


= −𝑅𝑅1𝑖𝑖𝑠𝑠 − 𝑣𝑣𝑠𝑠 + 𝑒𝑒𝑢𝑢

b) Filtro LCL

100

101

102

103

104

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

Mag

nitu

de (d

B)

Grafica de Magnitud de Bode

Frecuencia (rad/s)

20 dB/década

Fig. Inversor conectado a la red mediante filtro L. Fig. Inversor conectado a la red mediante filtro LCL.

Fig. Bode de magnitud de Is(s)/Eu(s) para el filtro L. Fig. Bode de magnitud de Is(s)/Eu(s) para el filtro LCL .

Modelado con filtro L: Modelado con filtro LCL:


0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1-20

-10

0

10

20Filtro L: Corriente de Red is

[A]

Tiempo [seg]

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 12010

-8

10-6

10-4

10-2

100

Espectro de Amplitud |Is|

|I s(f)|

Frecuencia [kHz]

0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1-20

-10

0

10

20Filtro LCL: Corriente de Red is

[A]

Tiempo [seg]

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 12010

-8

10-6

10-4

10-2

100

Espectro de Amplitud |Is|

|I s(f)|

Frecuencia [kHz]

Sosa, J.M.; Escobar, G.; Martinez-Rodriguez, P.R.; Vazquez, G.; Juarez, M.A.; Diosdado, M., "Comparative evaluation of L and LCL filters in transformerless grid tied converters for active power injection," Power, Electronics and Computing (ROPEC), 2014 IEEE International Autumn Meeting on , vol., no., pp.1,6, 5-7 Nov. 2014

Fig. Corriente de red y espectro de amplitud con filtro L. Fig. Corriente de red y espectro de amplitud filtro LCL.

Control de inversores conectados mediante filtros L y LCL a) Filtro L

VSCCDC

vDC eu

iDC

vS

filtro L iS

L1 R1

iC

L2 R2L1 R1

filtro LCLVSC

CDCvDC eu

iDC iC

vS

iS

CvC

b) Filtro LCL

Fig. Inversor conectado a la red mediante filtro L. Fig. Inversor conectado a la red mediante filtro LCL.

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica Control de inversores conectados mediante filtro L

VSCCDC

vDC eu

iDC

vS

filtro L iS

L1 R1

iC

Objetivos de control: Voltaje de red sin distorsión armónica: La corriente

de red is debe seguir asintóticamente a una señal proporcional al voltaje de red vs.

Voltaje de red con distorsión armónica: La corriente de red is debe seguir asintóticamente a una señal proporcional a la componente fundamental del voltaje vs1.

Fig. Inversor conectado a la red mediante filtro L.

Sosa, J.M.; Escobar, G.; Martinez-Rodriguez, P.R.; Vazquez, G.; Juarez, M.A.; Valdez-Fernandez, A.A.; Diosdado, M., "Control law for transformerless converters connected to the grid through an L filter," Power, Electronics and Computing (ROPEC), 2014 IEEE International Autumn Meeting on , vol., no., pp.1,6, 5-7 Nov. 2014


= −𝑅𝑅1𝑖𝑖𝑠𝑠 − 𝑣𝑣𝑠𝑠 + 𝑒𝑒𝑢𝑢

Modelado con filtro L:


vS

s2+ωs2

λs+_

−ωs2

sVSRMS

2Pref

x*.x*̂

x +_

~x

++

++

eu+ +vS

1s-γ2

-k

1s-γ1

Rf^

Lf^

x*.x*̂

Current reference

Control law

Control de inversores conectados mediante filtro L

Características: El voltaje básico consiste en una

ganancia proporcional sobre el error de corriente.

Contiene un bloque para el cálculo de la referencia de corriente.

Contiene un esquema que estima los parámetros del filtro.

No contiene un banco de filtros resonantes.

Fig. Controlador del inversor conectado a la red mediante filtro L.


PWM

VSC

Q1 Q2

Q3 Q4

Control law

VDCCDC

iDC

Vcon vS

L filter iS

Lf Rf

Current reference

computation

Q1, Q2, Q3, Q4vSiS

**̂

iS

diS

Fig. Resultados de simulación. (De arriba a abajo) Voltaje de red y su componente fundamental y componente fundamental y corriente

inyectada.


Fig. Resultados de simulación. (De arriba a abajo) Voltaje de red y corriente inyectada y potencia activa inyectada y su referencia.

PWM

VSC

Q1 Q2

Q3 Q4

Control law

VDCCDC

iDC

Vcon vS

L filter iS

Lf Rf

Current reference

computation

Q1, Q2, Q3, Q4vSiS

**̂

iS

diS

Filtro L: Sistema sencillo y robusto Controladores sencillos Baja atenuación de armónicos de conmutación Compromiso entre el tamaño del filtro y la atenuación de armónicos de conmutación.


L2 R2L1 R1

filtro LCLVSC

CDCvDC eu

iDC iC

vS

iS

CvC

Fig. Inversor conectado a la red mediante filtro LCL.

Control de inversores conectados mediante filtro LCL

𝐿𝐿1𝑑𝑑𝑖𝑖𝑐𝑐𝑑𝑑𝑑𝑑

= −𝑅𝑅1𝑖𝑖𝑐𝑐 − 𝑣𝑣𝑐𝑐 + 𝑒𝑒𝑢𝑢


= −𝑅𝑅2𝑖𝑖𝑠𝑠 − 𝑣𝑣𝑐𝑐 + 𝑣𝑣𝑠𝑠

𝐶𝐶𝑑𝑑𝑣𝑣𝑐𝑐𝑑𝑑𝑑𝑑

= 𝑖𝑖𝑐𝑐 − 𝑖𝑖𝑠𝑠

Modelado con filtro LCL:

vS

s2+λs+ω2λs

−ω2

s

vS^

vS^.

Estimación de la red

Pref

VSRMS

1

.

Referencia de corriente

2vS^^.vS x2

x2*

*

+_

α3 K1+

+

++

x1

x1*

vS^

vS^.

x2*.

x2* +

+ eu

Lazo de control de corriente

x1~

α2 α1

α4

Fig. Controlador del inversor conectado a la red mediante filtro LCL.

Sosa, J.M.; Martinez-Rodriguez, P.R.; Vazquez, G.; Serrano, J.P.; Escobar, G.; Valdez-Fernandez, A.A., "Model based controller for an LCL coupling filter for transformerless grid connected inverters in PV applications," Industrial Electronics Society, IECON 2013 - 39th Annual Conference of the IEEE , vol., no., pp.1723,1728, 10-13 Nov. 2013

Características: Controlador basado en el modelo.

Sólo hace uso de la corriente del lado del

inversor y del voltaje de la red.

Incluye un esquema para construir la referencia de corriente del lado del inversor

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica Control de inversores conectados mediante filtro LCL

Fig. Resultados de simulación. Evolución del estado del sistema 𝑥𝑥1, 𝑥𝑥2 y 𝑥𝑥3

L2VSI

CPV

iPV

vDC eu

x1

x3

x2

L1

CvS

LCL filter

PWM Control

Fig. Voltaje de la red 𝑣𝑣𝑠𝑠 y corriente inyectada 𝑥𝑥2

La corriente de red está en fase con el voltaje de red

Trabajos de investigación II. Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica Control de inversores conectados mediante filtro LCL

Fig. Resultados de simulación. Transición de Pref. De arriba a abajo potencia inyectada, y el estado del sistema x1, x2 y x3.

Filtro LCL: Mayor eficiencia

Mayor atenuación de armónicos de conmutación y por lo tanto menor tamaño del filtro

Controladores más complejos

L2VSI

CPV

iPV

vDC eu

x1

x3

x2

L1

CvS

LCL filter

PWM Control

Trabajos de investigación: IV. Sistemas de iluminación electrónica

Diseño y Análisis de Balastro y Controladores auto-oscilantes

Drivers para LED empleados en faros de automóviles

Drivers para el control de Lámparas LED Ultravioleta

• Actualmente el 19% de la electricidad que se • genera a nivel mundial se consume en

iluminación.

• Se prevé que para este año el 90% de todas las

• lámparas balastro o driver electrónico.

Trabajos de investigación IV. Sistemas de iluminación electrónica Áreas de investigación de grupo de potencia de ITESI

• Drivers auto-oscilantes de alta frecuencia (>250kHz)

• Estudio de los efectos de rizado en los LED

• Confiabilidad en drivers para LED

Juarez, M.A.; Martinez, P.R.; Vazquez, G.; Sosa, J.M.; Villanueva, I., "Design of self-oscillating electronic ballast for power LEDs," Power, Electronics and Computing (ROPEC), 2014 IEEE International Autumn Meeting on , vol., no., pp.1,5, 5-7 Nov. 2014

Fig. Diagrama de bloques del driver auto-oscilante para LED

Trabajos de investigación IV. Sistemas de iluminación electrónica Diseño y análisis de balastro y controladores auto-oscilantes

• Control a lazo cerrado

• Confiabilidad en drivers para LED

Juarez, M.A.; Martinez, P.R.; Vazquez, G.; Sosa, J.M.; Prieto, X.; Martinez, R., "Analysis of buck converter control for automobile LED headlights application," Power, Electronics and Computing (ROPEC), 2014 IEEE International Autumn Meeting on , vol., no., pp.1,4, 5-7 Nov. 2014

Fig. Prototipo experimental

Fig. Diagrama de bloques del driver para faros

Trabajos de investigación IV. Sistemas de iluminación electrónica Drivers para LED empleando en faros de automóviles

7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4Cree - 10.9W

Corriente (A)

Vol

taje

(V)

i-+ RMS ++ X X

+

X X

eu

eu

ab

cd

cte+ + X

si +

+

-

iLiL(t)

• Dimming en LED UV

• Balance de energía de un LED UV

• Modelado del LED

Energía consumida 100%

Pérdidas por calor Pérdidas

por luz visible

Luz Ultravioleta

Fig. Modelo del LED en Simulink

Fig. Balance de energía del LED UV

Fig. Curva V – I del LED. En rojo el ajuste de curvas, en azul los datos experimentales del LED

• Determinar el nivel de radiación UV en función de la potencia de entrada

Trabajos de investigación IV. Sistemas de iluminación electrónica Modelado de LED UV y drivers

Proyectos de investigación

Proyectos de ciencia básica y aplicada Proyectos de investigación El ITESI-CA-02 ha venido desarrollando proyectos de investigación bajo las

convocatorias de diferentes instituciones, entre ellas: CONACYT, TecNM, PADES, PRODEP, CONCYTEG, ITESI.

Calidad de la energía

Nombre del proyecto: Convertidores CD-CA para aplicaciones de sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica

Fuente de Financiamiento: PRODEP Vigencia: Inicio: 14/09/2013 al 31/09/2014 Situación: Aprobado y Vigente Grupo de trabajo: Cuerpo Académico de Electrónica de Potencia

Nombre del proyecto: Control Directo de Potencia de Rectificadores Trifásicos Basado en Control Adaptable.

Fuente de Financiamiento: CONACYT-CIENCIA BÁSICA Vigencia: Inicio:30/09/2013, Final: 29/10/2016 Situación: Aceptado y Vigente Grupo de trabajo: CA DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA, PROFESORES DEL POSGRADO

EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Proyectos de ciencia básica y aplicada Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica

Nombre del proyecto: Estudio de Técnicas de Inyección de Potencia a la Red Eléctrica Fuente de Financiamiento: Convocatoria Apoyo a la Investigación Científica, Aplicada,

Desarrollo Tecnológico e Innovación en los Programas Educativos de los Institutos Tecnológicos Descentralizados 2014 (TecNM)

Vigencia: 2 años Situación: Aceptado y Vigente Grupo de trabajo: Cuerpo Académico de Electrónica de Potencia

Nombre del proyecto: Estudio de la compensación armónica usando convertidores multinivel

Fuente de Financiamiento: Proyectos Institucionales de Investigación y Desarrollo Tecnológico 2014 (ITESI)

Vigencia: 1 año Situación: Aceptado y Vigente Grupo de trabajo: Cuerpo Académico de Electrónica de Potencia

Proyectos de ciencia básica y aplicada

Nombre del proyecto: Análisis y diseño de convertidores CA-CD para LED UV de alta potencia empleados en foto-polimerización.

Fuente de Financiamiento: Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Guanajuato, CONCYTEG

Vigencia: Periodo: Enero-2014 a Enero 2016 Situación: Aceptado y Vigente Grupo de trabajo: Cuerpo Académico de Electrónica de Potencia

Nombre del proyecto: Convertidores electrónicos de potencia para aplicaciones en sistemas de Iluminación.

Fuente de Financiamiento: ITESI: Convocatoria 2014 de Proyectos Institucionales de Investigación y Desarrollo Tecnológico.

Vigencia: Inicio: 2014, Final: 2015 Situación: Aceptado y Vigente Grupo de trabajo: Cuerpo Académico de Electrónica de Potencia

Nombre del proyecto: Estudio, análisis y optimización de convertidores electrónicos para la alimentación de lámparas de estado sólido desde la red eléctrica

Fuente de Financiamiento: Fomento a la Generación y Aplicación Innovadora del Conocimiento, PRODEP 2014

Vigencia: Periodo: Noviembre del 2014 a Noviembre del 2015 Situación: Aprobado y Vigente Grupo de trabajo: Cuerpo Académico de Electrónica de Potencia

Sistemas de iluminación electrónicos

Proyectos de ciencia básica y aplicada

Nombre del proyecto: Apoyo para el Fortalecimiento del Cuerpo Académico de Electrónica de Potencia en vías de su Consolidación ante PROMEP

Fuente de Financiamiento: Programa de Apoyo al Desarrollo de la Educación Superior (PADES) Vigencia: Inicio: 14/03/2014, Final: 30/12/2014 Situación: Terminado Grupo de trabajo: Cuerpo Académico de Electrónica de Potencia

Nombre del proyecto: Apoyo para el fortalecimiento del programa de nueva creación Maestría en Ingeniería Electrónica del ITESI.

Fuente de Financiamiento: CONACYT-FOMIX Vigencia: Inicio: 01/01/2013, Final: 27/05/2014 Situación: Terminado Grupo de trabajo: CA DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA, PROFESORES DEL POSGRADO


Nombre del proyecto: Equipamiento del laboratorio del programa de posgrado de maestría en ingeniería electrónica y eléctrica.

Fuente de Financiamiento: Programa de apoyo al desarrollo de la educación superior (PADES)-SEP

Vigencia: Inicio: 14/03/2014, Final: 30/12/2014 Situación: Terminado Grupo de trabajo: CA DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA, PROFESORES DEL POSGRADO


Infraestructura, equipo de laboratorio, consumibles electrónicos.

Maestría en Ingeniería Electrónica opción Electrónica de Potencia Instituto Tecnológico Superior de Irapuato

Líneas de Investigación

Las líneas de trabajo están orientadas a consolidarse en el área de calidad de la energía, energías renovables y sistemas electrónicos de potencia. Es de interés estatal, nacional e Internacional, el desarrollo de la industria energética como una opción de la actividad económica. Control y Aplicaciones a Electrónica de Potencia Responsable: Dr. José Miguel Sosa Zúñiga Objetivo: Esta línea se enfoca en el estudio de tópicos relacionados con, el modelado, control y análisis de sistemas con énfasis en problemas aplicados a sistemas electrónicos de potencia, tales como mejoramiento de la calidad de la energía, conversión de la energía a partir de fuentes renovables entre otras. Sistemas Electrónicos de Energías Renovables y Optimización de Sistemas Responsable: Dr. Pánfilo Raymundo Martínez Rodríguez Objetivo: Estudiar tópicos relacionados con los sistemas electrónicos y eléctricos de potencia que se utilizan en los sistemas de conversión de la energía eléctrica para los sistemas de energías renovables. Además, se trabaja, en la optimización de los sistemas electrónicos de potencia, para mejorar la calidad de la energía, su proceso de conversión y su adecuación a partir de fuentes no convencionales.

Asignaturas : • Matemáticas avanzadas • Teoría de sistemas lineales • Electrónica digital avanzada • Electrónica analógica avanzada • Análisis y control de sistemas no lineales • Acondicionadores para fuentes renovables de energía • Armónicos y factor de potencia en sistemas conmutados • Electrónica de potencia

El plan de estudios se distribuye de la siguiente forma: consta de cuatro semestres dentro de los cuales se plantean asignaturas básicas de carácter obligatorio, asignaturas por líneas de investigación enfocadas al fortalecimiento de las bases del área de especialidad, técnicas para el fortalecimiento de las habilidades de investigación y un proyecto de investigación que da lugar a la tesis de grado.

Asignaturas para el fortalecimiento de las habilidades de investigación

(12 créditos)

Asignaturas Básicas

(12 créditos)

Asignaturas por línea de

trabajo

(12 créditos)

Tesis

(40 créditos)

Plan de estudios

• Dr. Gerardo Vázquez Guzmán (SNI 1, perfil deseable PROMEP) Coordinador de la Maestría en Ingeniería Electrónica.

• Dr. Pánfilo Raymundo Martínez Rodríguez (SNI 1, perfil deseable PROMEP)

• Dr. José Miguel Sosa Zúñiga (SNI 1, perfil deseable PROMEP) Líder del Cuerpo Académico PROMEP ITESI-CA-02

• Dr. Mario Alberto Juárez Balderas (SNI C, perfil deseable PROMEP)

• M.I. Cesar Augusto Limones Pozos (perfil deseable PROMEP)

Planta de profesores

Laboratorio de Electrónica de Potencia equipado Planta Piloto de paneles fotovoltaicos Aulas de asignatura Biblioteca Sala de cómputo

Infraestructura

Generación Estudiante Proyecto de Tesis

2014 1. Samuel Iturriaga Medina 2. Juan Carlos Nava Cruz

1. Título: Rectificación modo corriente con compensación de corriente de línea Asesores: Dr. Pánfilo Raymundo Martínez Rodríguez

2. Título: Análisis de controladores para convertidores de potencia bilineales. Asesores: Dr. José Miguel Sosa Zúñiga.

2013 1. Martín Diosdado Hernández 2. Gerardo Jesús González

Hernández 3. Ricardo Martínez Estrada 4. José de Jesús Mendoza

Mendoza 5. Ignacio Villanueva Martínez

1. Título: Análisis diseño e implementación de un controlador para un inversor monofásico con filtro LCL. Asesores: Dr. José Miguel Sosa Zúñiga

2. Título: Inversor multinivel para sistemas FV conectados a la red sin transformador. Asesores: Dr. Gerardo Vázquez Guzmán

3. Título: . Asesores: Mario Alberto Juárez Balderas 4. Título: Filtro activo de corriente con balance de capacitores basado en una topología

NPC de medio puente Asesores: Dr. Pánfilo Raymundo Martínez Rodríguez 5. Título: Estudio de la confiabilidad Asesores: Mario Alberto Juárez Balderas

2011 1. Juan Felipe Martínez García 1. Título: Convertidor PWM con enclavamiento de punto neutro (NPC) con aplicaciones en calidad de la energía. Asesores: Dr. Pánfilo Raymundo Martínez Rodríguez

2010 1. Liliana Sánchez Cabrera 1. Título: Cogeneración de Energía Eléctrica con Sistemas Fotovoltaicos Asesores: Dr. Pánfilo Raymundo Martínez Rodríguez (terminada).

2009 1. César Augusto Limones Pozos

2. Víctor Hugo Ordaz Mosqueda

3. Jorge Ezequiel Servín Soreque

1. Título: Diseño y control de un convertidor multinivel monofásico usado como filtro activo paralelo Asesores: Dr. Andrés Alejandro Valdez Fernández, Dr. José Miguel Sosa Zúñiga (terminada).

2. Título: Diseño de un Convertidor CD-CD para un Sistema Fotovoltaico Asesores: Dr. Pánfilo Raymundo Martínez Rodríguez (terminada).

3. Título: Detección y Seguimiento del Punto de Máxima Potencia de un Sistema Fotovoltaico Asesores: M.I. Sergio Constantino Yáñez Campos (terminada).

Estudiantes de posgrado

Contacto e información M.I. J. Sacramento Solórzano Lujano Coordinador de Ingeniería Electrónica [email protected]

Dr. Gerardo Vázquez Guzmán Encargado de la Maestría en Ingeniería Electrónica [email protected]

Tel: (462) 6067900 ext. 109 y 186 http://www.itesi.edu.mx

Ingreso 2015 Fechas de selección junio-julio Solicitud de fichas: 16 de marzo del 2015 Proceso de selección: 6 al 17 de julio del 2015 Inicio: Agosto 2015

Requisitos Aprobar examen de admisión. Aprobar entrevista de selección. Licenciatura en carrera afín Presentar Exani III Promedio mayor o igual a 80/100. Nivel aceptable de inglés.



¡Muchas gracias por su atención!

Dr. José Miguel Sosa Zúñiga Instituto Tecnológico Superior de Irapuato Junio 2015

control y aplicaciones a electrónica de potencia...control y aplicaciones a electrónica de...

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