Convertidores de Muy Alta Potencia y sus Aplicaciones: Eficiencia y Versatilidad
Charla técnica impartida por Iraitz Legarra Basterretxea (Ingeteam)
Ingeteam es una empresa líder especializada en el desarrollo de equipos eléctricos, motores, generadores y convertidores de frecuencia, así como en ingeniería eléctrica y de plantas de generación. Aplica sus productos principalmente en cuatro sectores: Energía, Industria, Naval y Tracción ferroviaria, buscando optimizar el consumo, así como maximizar la eficiencia en la generación de energía. La empresa opera en todo el mundo, está presente en 21 países empleando a más de 4500 personas. Su actividad está estructurada sobre la base de I+D, a la que destina cada año más del 7% de su facturación.
Partiendo de una topología VSI habitual y asentada en el mercado (2-Level para LV, 3-Level-NPC para los equipos MV), los convertidores de frecuencia se pueden emplear en una amplia gama de aplicaciones gracias a su versatilidad y flexibilidad. Durante la charla, se describirán 4 aplicaciones concretas como ejemplo de esta versatilidad:
- Marina: PTI-PTO y shore-to-ship
Reto tecnológico: Hibridación de buques, flexibilidad y mejora de la eficiencia del buque, aplicaciones shore-to-ship de recarga en puerto para reducción de gases NOx y SOx
- Minería: SBRS (Start Ball, Run SAG)
Reto tecnológico: Arranque del Ball mill, sincronización a red (lazos de control para frecuencia, amplitud y fase) y arranque y marcha con velocidad variable del SAG mill.
- Oil & Gas: Compresores de altas vueltas
Reto tecnológico: Altas frecuencias de salida y optimización de la modulación on-line (PWM y diferentes tipos de SHE) en función de la frecuencia de salida para mejora de THDv.
- Energía: Bombeo reversible
Reto tecnológico: tres tipos de aplicaciones:
- Arrancadores: arrancar la máquina y dejarla en velocidad fija.
- Full Converter: el convertidor se conecta al estátor y maneja toda la potencia de la máquina, con todo el rango de velocidad variable.
- DFIG: el convertidor se conecta al rótor y sólo maneja la potencia del rótor (deslizamiento), rango de velocidad variable permitida por el deslizamiento
Typhoon HIL technologies applied in research and industry: prototyping a LiFePO4 commercial battery and digitalization of a light EV propulsion unit.
Charla técnica impartida por Mircea Ruba (Megacal, Typhoon)
The presentation’s first goal is to exemplify the usage of Typhoon HIL requisite for building a complete testing environment used for prototyping a LiFePO4 battery pack used for energy storage systems. This test facility fuses Typhoon HIL controllers with programable power loads/supplies, able to accomplish all the required tests for accreditation of such batteries. Hence, a complete study case for a commercial LiFePO4 prototype battery pack’s validation imposed by international standards will be presented, carried out for the largest battery manufacturer from Romania, ROMBAT. The second presented application is a demonstrator, proving that a digital replica of a complete test bench can be designed and simulated using Typhoon HIL controllers. In doing so, transitioning to from simulation to HIL testing becomes extremely simple and straight forward, keeping on the real-time target the control loops and replacing the models with inputs and outputs connected directly to the real testbenches. This ensures not only reliability by results’ validation, but eases the dynamics of rapid control prototyping, tuning and adjusting to meet the satisfactory operational criteria. This will be proven with a live demonstration during the presentation.
Estado actual de las simulaciones EMT en tiempo real.
Charla técnica impartida Vicente Aucejo (Indielec)
La electrónica de potencia juega un papel fundamental en la penetración de las energías renovables en el mix energético. Su capacidad para convertir, controlar y gestionar eficientemente la energía eléctrica generada por fuentes renovables como la solar y la eólica es crucial para su integración exitosa en el sistema eléctrico. Además, la electrónica de potencia es esencial en el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía, como las baterías, que ayudan a compensar la variabilidad de las fuentes renovables. Para lograr un diseño eficiente y confiable de estos sistemas electrónicos de potencia, es crucial contar con simulaciones de transitorios electromagnéticos tanto offline, mediante herramientas como PSCAD, como en tiempo real, a través de simuladores como RTDS Novacor. Estas simulaciones
permiten analizar y predecir el comportamiento de los dispositivos electrónicos en condiciones variables y transitorias, lo que es especialmente relevante en el contexto de las energías renovables. Por todo ello, cada vez con mayor frecuencia investigadores y fabricantes desarrollan modelos y simulaciones de trastorios electromágneticos en tiempo real, y es cada vez más habitual que los operadores de red soliciten modelos de equipos y plantas en estos formatos. Las simulaciones de transitorios electromagnéticos en tiempo real brindan información valiosa sobre cómo los dispositivos electrónicos de potencia responderán a cambios repentinos en la carga, fluctuaciones en la generación de energía renovable y eventos transitorios, como cortocircuitos o sobretensiones. Esto ayuda a optimizar el diseño y la
operación de los sistemas electrónicos, asegurando su funcionamiento seguro y eficiente.
En esta charla haremos un repaso a las diferentes herramientas de modelado y simulación de convertidores electrónicos de potencia, haciendo especial hincapié en los desarrollos más relevantes y novedosos, como el Universal Converter Model, que permite abordar la simulación de convertidores de potencia en tiempo real de una forma más precisa y eficiente, o la capacidad Substep que permite simular la electrónica de potencia con un paso de tiempo
muy inferior al paso principal de simulación. También hablaremos del hardware GTSOC, la última novedad de RTDS para encriptar modelos, una capacidad muy interesante que permite a los fabricantes y desarrolladores proteger la propiedad intelectual de sus modelos.
Optimización de la rentabilidad en plantas renovables: Un enfoque basado en diagnóstico con técnicas de inteligencia artificial
Charla técnica impartida por José García Franquelo (Isotrol)
El objetivo de los gestores de plantas renovables es maximizar la rentabilidad de las mismas, principalmente actuando sobre indisponibilidades, detectando y corrigiendo ineficiencias y optimizando la gestión anticipándose a los problemas antes de que aparezcan. En el escenario actual de parques más grandes y complejos y en muchos casos con extensión de vida, los SCADAs proporcionan una gran cantidad de información relevante, integrando sensores e información externa (meteo,…). Sin embargo en la mayoría de los casos la información que tienen los gestores de planta es insuficiente, es decir el gestor necesita emplear una gran cantidad de tiempo para determinar la causa origen de las desviaciones o identificar problemas en su fase temprana.
Se presenta el modelo que permite:
- Infraestructura de análisis, que incluye el proceso automatizado ETL con análisis de las
señales capaz de reconstruir datos perdidos y no válidos, - Analizar series temporales con inteligencia artificial para evaluar y clasificar cada punto
de operación en su estado de normalidad o no y el diagnóstico del problema - Proponer una lista de actuaciones priorizadas en base al potencial impacto del
problema detectado.
Este modelo no solo incluye técnicas de machine learning y análisis de series temporales sino
que incorpora el uso de técnicas más avanzadas aplicadas a la información proveniente de
dichas plantas como:
● Gemelo digital para diagnóstico de problemas
● Predicción de fallos
● Aprendizaje de acciones del gestor de planta con deep Learning
Tests de Sistemas de Acumulación en la Transformación Energética Actual
Charla técnica impartida por Julian Moreno (Datatec)
El paradigma de la energía está basculando dramáticamente hacia la DC. La fuerza de los nuevos usuarios (la tracción eléctrica a iluminación, sistemas de comunicaciones, IT…) y las nuevas tecnologías de generación (sobre todo, renovables) han nacido tecnológicamente DC, y ahora están traccionando todo el sistema, tradicionalmente AC. Aparece además un nuevo actor: el almacenamiento de energía, los cuales son DC: baterías de cualquier tecnología, generación / consumo de combustibles renovables (H2, biofueles, y otros).
Esto plantea un escenario completamente nuevo, en el que cobra vital importancia la eficiencia de cada elemento de conversión, generación, almacenamiento o consumo como nunca antes.
El TEST se convierte en el habilitador de todo el esfuerzo de I+D+i que se está invirtiendo en la TRANFORMACIÓN ENERGÉTICA actualmente.
En esta ponencia se exponen las tendencias en TESTS de SISTEMAS DE ACUMULACIÓN de alto interés en este momento: PILAS DE FUEL, PILAS DE BIOFUEL y BATERÍAS Li-Ión.
Estamos habituados a tests definidos en bibliografía para análisis de rendimiento o prestaciones, condiciones de seguridad, ciclo de vida, etc. En este contexto, cobran especial importancia los tests que nos permitan caracterizar el de ESTADO INTERNO del sistema de acumulación, siendo la MEDICIÓN DE ESPECTROSCOPÍA DE IMPEDANCIA ELECTROQUÍMICA (EIS) la metodología más frecuente. En este seminario se analiza el procedimiento en detalle, y se exponen aplicaciones a PILAS DE FUEL, PILAS DE BIOFUEL y BATERÍAS Li-Ión.