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- Evaluación de técnicas de estimación de parámetros en línea para un generador síncrono(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022-09-30) Fernández Silva, JorgeEn este trabajo se desarrolló una plataforma virtual. La plataforma virtual nos permite simular un generador síncrono de rotor solido bajo el contexto de máquina bus infinito. El modelo programado del generador es el llamado modelo de orden reducido o también conocido como el modelo de tercer orden. La plataforma virtual permite visualizar estudios de la máquina bus infinito bajo diferentes condiciones de operación, una de ellas es el cambio en la potencia mecánica, la cual se programó con una curva suave específicamente un polinomio de Bézier y representa una perturbación en un intervalo de tiempo de 3 segundos durante la operación del generador síncrono. Durante la perturbación la plataforma nos muestra gráficamente el comportamiento dinámico de la máquina bus infinito. En la dinámica observamos el comportamiento de la potencia activa, la potencia reactiva, el ángulo de carga y el voltaje en terminales. Otra de las funciones en la plataforma virtual es la estimación de parámetros en línea del generador síncrono. Gracias al resultado en las simulaciones de la máquina bus infinito, se programaron dos técnicas de estimación de parámetros en línea, las cuales nos permiten estimar parámetros como: la reactancia de línea, reactancia del eje directo, reactancia del eje de cuadratura. Es importante resaltar que la plataforma virtual tiene aplicaciones en la docencia para realizar estudios en un sistema eléctrico de potencia simulado bajo el concepto de máquina bus infinito y usando el modelo de tercer orden para representar la dinámica del generador síncrono. Sin embargo, también sería de gran impacto que se utilizara en empresas generadoras de energía, donde podría estar conectada a una computadora recibiendo y guardando las señales del generador síncrono, y ser usadas para estudios y análisis que presenta la generación de energía en el sistema eléctrico de potencia. Por todas las características antes mencionadas la plataforma virtual tiene un campo muy amplio de alto impacto en sectores públicos y privados.
- Control de un aerogenerador de eje horizontal basado en un generador de inducción doblemente alimentado: Suministro de potencia a la red eléctrica(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2022-04) Gómez González, OscarEn el presente trabajo se resuelve el problema de controlar un aerogenerador de eje horizontal basado en un generador de inducción doblemente alimentado a través de dos esquemas de control para el despacho seguro de potencia activa y reactiva a la red eléctrica, como se hace típicamente en los sistemas de generación eléctrica convencional. Para ello, se llevó a cabo un análisis detallado de los aspectos constructivos y de operación de este tipo de aerogeneradores. Particularmente, la interacción entre la dinámica de la turbina eólica y la dinámica del generador eléctrico se estudia en términos del impacto de la variabilidad de la velocidad del viento en el proceso de generación y despacho de potencia a la red eléctrica. En un segundo paso, se realiza un análisis de la operación del aerogenerador para la determinación de diferentes zonas seguras de operación cuando se está despachando potencias a la red eléctrica. En específico, se puso énfasis en la seguridad de los devanados del generador eléctrico y la turbina eólica en términos de los límites de calentamiento y límite de velocidad mecánica. Para ello se evaluó la operación del aerogenerador bajo diferentes condiciones de operación, donde se particularizó el impacto que tiene la relación de engranes del subsistema mecánico en el tamaño de las zonas seguras determinadas previamente. Por último, se implementaron dos técnicas de control para el aerogenerador en las zonas seguras de operación determinadas bajo el problema de control de regulación segura de potencia activa y reactiva despachada a la red eléctrica. El primer esquema de control es una estrategia de control clásico tipo PI para las corrientes en el rotor del generador eléctrico y la segunda corresponde a un controlador no lineal diseñado bajo la técnica de control conocida como control basado en pasividad. El objetivo principal de esta evaluación fue la de destacar las ventajas y desventajas de cada una de estas estrategias de control en términos de su implementación y de su prueba formal de estabilidad.
- Cálculo de la impedancia de secuencia cero del transformador Zig-Zag tipo núcleo de tres columnas utilizando el método de elementos finitos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2020-10) Castillo Pérez, AlejandroEn el presente trabajo se calcula la impedancia de secuencia cero de un transformador Zig-Zag de puesta a tierra de 9.959 MVA para 60 segundos, 34.5 kV, tipo núcleo de tres columnas aplicando el método de elementos finitos. Se realiza un análisis magneto dinámico para estudiar el transformador de puesta a tierra en el dominio de la frecuencia. Para ello se construyen modelos en 2D y 3D, que se resuelven a través de las formulaciones de potenciales vectoriales y escalares. Una vez estudiado el comportamiento del campo magnético se utiliza la técnica del almacenamiento de la energía magnética para calcular el valor de la impedancia de secuencia cero. Los resultados obtenidos al aplicar el método de elementos finitos fueron validados de manera experimental en laboratorio. En los últimos años el diseño clásico de estos transformadores de puesta a tierra no se ha modificado. Por tanto, este trabajo presenta la solución de un problema planteado por un fabricante mexicano de transformadores, lo que representa una excelente relación entre el binomio universidad-empresa.
- Identificación de parámetros en tiempo real de un motor de CD de imanes permanentes sin escobillas(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-04) Jiménez-González, JoséEn este trabajo se aborda el problema de identificar los parámetros del modelo dinámico de un motor de CD de imanes permanentes sin escobillas: resistencia e inductancia del estator, constante de fuerza contraelectromotriz, coeficiente de amortiguamiento y momento de inercia. La identificación de parámetros se hace a través de mediciones en tiempo real de las variables eléctricas y mecánicas de un motor de 6000 rpm, y del análisis de las respuestas, transitoria y en estado estacionario, en distintos regímenes de operación. Se adaptaron las pruebas estándar con la máquina operando como motor o generador en vacío, a rotor bloqueado, y de mediciones de resistencias considerando las características de operación de este tipo de motores. Se propusieron esquemas de arranque y operación en lazo abierto y un algoritmo de operación utilizando sólo dos sensores de posición. También se implementó el algoritmo de mínimos cuadrados recursivos con factor de olvido para identificar el coeficiente de amortiguamiento y el momento de inercia de la aproximación de primer orden del motor. Los resultados se validaron contra los parámetros proporcionados por el fabricante y comparando las respuestas experimental y la simulación utilizando el modelo en el espacio de estados en lazo abierto y en lazo cerrado.
- Estrategia de control para el problema de zona muerta en procesos electromecánicos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-03) Pérez Gómez, Cándido ArturoEn este trabajo se presenta la identificación y validación de un modelo no lineal de un motor de CD de imanes permanentes, el cual incluye el fenómeno de zona muerta y fricción, así como el diseño de un controlador lineal para el control de posición para este tipo de dispositivos, cuyo objetivo primordial es reducir los efectos que producen estas no linealidades en el control de posición de motores eléctricos. El controlador propuesto posee un doble efecto integral y un compensador de adelanto. Es implementado en tiempo real, a través de un esquema de control digital, en el sistema Entrenador de Control de Motor de CD de Quanser, el cual incluye un motor de CD de imanes permanentes de la marca Maxon. El controlador propuesto es comparado con dos de las estrategias más utilizadas en la reducción del problema de zona muerta: control con la utilización de la zona muerta “inversa” y control conmutado. Para el primero se utiliza un controlador PI más la zona muerta “inversa”, mientras que para el segundo un controlador conmutado PI-PD, y cuyas respuestas son analizadas haciendo uso de la herramienta Matlab®/ Simulink™.
- Modelado del Motor de CD sin Escobillas considerando conmutación electrónica(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-03) Delgado Quintero, Juan ManuelEl tema tratado en este trabajo es el modelado y simulación del motor de CD sin escobillas (BLDC por sus siglas en inglés) incluyendo todos los elementos que garantizan su correcto funcionamiento (sensores y dispositivo de conmutación). Se inicia con la selección de un modelo para el motor que se plantea como punto de partida y que fue elegido a partir de la revisión de diversas referencias relacionadas con el motor BLDC. En la segunda etapa se analiza la incorporación al modelo de elementos tales como, el efecto de saturación magnética, reacción del inducido, para mejorar la precisión en la representación del comportamiento del motor. La simulación del modelo se plantea utilizando los programas: Matlab y Fortran, de forma que el modelo emule todos los elementos físicos; para finalizar se comparan los resultados obtenidos de las simulaciones con mediciones realizadas en un motor BLDC cuyos parámetros son conocidos. La selección del modelo se realizó en función de diversas consideraciones: qué tan fiel es la representación que se logra de las características del motor, la facilidad de programación y el número de parámetros necesarios para realizar la simulación. El modelo que se presenta en este trabajo considera una parte de la no linealidad natural del motor al considerar el efecto de saturación magnética, logrando con esto un modelo más completo sin sacrificar factibilidad de implementación. Para realizar la simulación del motor se consultaron diversas referencias en las cuales se plantean las inconveniencias que surgen al no incluir ciertos elementos físicos como por ejemplo sensores de posición, controladores y dispositivos de conmutación encargados de generar las señales indispensables para el funcionamiento del motor. La simulación se realizó utilizando los parámetros del motor cuya referencia es I2383092NC-Z1XX-SP de la empresa AMETEK TECHNICAL AND INDUSTRIAL PRODUCTS. Por último, se incluye una comparación y análisis de los resultados de la simulación con las señales del bloque Permanent magnet synchronous machine de Simulink y se discute y justifica la validez del modelo utilizado para el desarrollo de este trabajo.
- Formalismo variacional en el modelado y control de sistemas de levitación magnética(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2021-03) Jara González, Victor RolandoEste trabajo trata sobre la técnica de control Lagrangianos controlados en dos sistemas de levitación magnética, siendo estos, el objeto de estudio fundamental. Se hizo un análisis de la dinámica natural de tres sistemas mecánicos; un péndulo simple, dos péndulos acoplados por una viga ja y un péndulo invertido sobre un carro, el cual, sirvió para comprender desde un punto de vista físico-matemático la presentación del formalismo Lagrangiano. Este análisis en sistemas mecánicos fue la base en el estudio de la dinámica natural de los sistemas de levitación magnética tratados. También se realizó un análisis geométrico de estabilidad, tanto para los sistemas mecánicos como para los sistemas de levitación magnética; este constituye la primera novedad como resultado del trabajo. La presentación de la técnica de control Lagrangianos controlados fue explicada detalladamente tomando como ejemplo el sistema del péndulo invertido sobre un carro, para luego ser implementada en los sistemas de levitación magnética. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, demostrándose con ellos, que esta técnica de control tiene sentido en sistemas de levitación magnética, hasta ahora simples. Desde el punto de vista matemático, el establecimiento de una ley de control en estos sistemas de levitación magnética, garantiza su estabilidad en el entendido que la dinámica controlada será igual a la deseada.