Diseño de convertidores electrónicos para optimización de sistemas de conversión de energía undimotriz

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Campus lima Centro

Ingeniería Electrónica  

Proyecto de Trabajo de Investigación

Diseño de convertidores electrónicos para optimización de sistemas de conversión de energía undimotriz

Integrantes

ESPINO TORRES JHONATAN ORESTES         Código: 1634462

PABLO MALLQUI LUIS ALBERTO                 Código: 1523527

Docentes

Cesar Gerardo león

Ernesto Alonso Paiva

Ciudad, Perú

Ciclo

2022-Ciclo I marzo

ÍNDICE

Contenido

PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN        1

OBJETIVO GENERAL        2

OBJETIVO ESPECIFICO        2

JUSTIFICACION        3

ESTADO DEL ARTE        4

MARCO TEORICO        9

Energía Undimotriz        9

EL CONVERTIDORES CC-CA TRIFASICO        10

Características        10

Dispositivos de switcheo        11

Transistor de efecto de campo        11

Transistor bipolar de puerta aislada        12

Modulación de Ancho de Pulso        13

Modulación de Ancho de Pulso por Vector Espacial        13

HIPOTESIS        15

METODOLOGIA        16

Enfoque de investigación        16

Alcance de investigación        17

Método de la investigación        18

Técnica        19

Instrumento        19

CRONOGRAMA        21

PRESPUESTO        22

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA        22

PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN

Debido a la crisis económica que se ha experimentado en estos últimos años, el precio del petróleo se ha incrementado. Es por ello que el agotamiento de este producto y otros recursos ha ocasionado la búsqueda de otras formas de energía.(Rodríguez-santos & Chimbo-campuzano, 2017).

La energía undimotriz, también llamada energía de las olas, utiliza el movimiento de las olas como fuente de energía. Esta energía se utiliza mediante un generador ubicado en la superficie del mar que convierte el movimiento ascendente y descendente de las olas en energía eléctrica. Sin embargo, este tipo de energía tiene variaciones en la potencia de salida, frecuencia y voltaje. (Rodríguez-santos & Chimbo-campuzano, 2017).

La energía undimotriz es la energía que se desea tomar para convertirla en energía eléctrica, para ello se necesita sistemas de conversión, que harán dicho trabajo de manera eficiente.

Por lo tanto, es importante el desarrollo de dispositivos como los inversores capaces de convertir la energía inestable obtenida de las olas en energía eléctrica estable.
Entonces, surge la pregunta:

¿cómo un sistema de conversión CC-CA maximiza el aprovechamiento de la energía undimotriz en las playas de Perú en el 2022?

OBJETIVO GENERAL

Diseñar un convertidor CC-CA que maximice la energía generada por sistemas de conversión de energía undimotriz.

OBJETIVO ESPECIFICO

Indagar las limitaciones de la técnica pwm del diseño del inversor trifásico en términos de la modulación svpwm para obtener una salida con menos armónicos y así maximizar la energía undimotriz generada.

Diseñar los circuitos de potencia y control con el fin de alcanzar el adecuado funcionamiento del inversor trifásico además de transformar la señal continua en señal alterna.

Simular la modulación SVPWM e inversores trifásicos, para obtener un voltaje trifásico, muy parecido a la onda sinusoidal.

JUSTIFICACION

La producción de energías renovables no convencionales (ERNC) generalmente tiene dos inconvenientes fundamentales. La alta aleatoriedad y la imposibilidad de producir el mismo nivel de energía en cualquier momento del día (en el caso de la energía del sol, se produce solo durante el día). Esto puede conducir a la inestabilidad de la frecuencia y los consiguientes aumentos de costos debido a la activación de los sistemas de compensación de combustibles fósiles. Por estas razones, elegimos la energía de las olas como la mejor opción para este trabajo (Murillo-Yarce et al., 2018).

La energía undimotriz se representa como la energía mecánica transportada por las olas del océano, y las técnicas para maximizar los rendimientos de energía son dignos de investigación. La energía de las olas tiene varias ventajas sobre otras energías renovables no convencionales (ERNC) y puede ser utilizada como motivación para el desarrollo de este trabajo. Algunos ventajas son: Baja volatilidad, fácil de predecir, tienen un gran potencial a nivel mundial y tienen poco impacto negativo en el medio ambiente (Carballo et al., 2013).

Serán los generadores los que se encargarán de convertir la energía mecánica de las olas en energía eléctrica alterna discontinua. Para poder transformar esta señal alterna discontinua será necesario el uso de un conversor, que en este caso lo llamaremos inversor trifásico.

En este caso, la técnica de modulación procesa la manera en que sale la señal de salida de CA, su nivel de voltaje y frecuencia. Las técnicas de modulación se pueden dividir en escalar o PWM ("modulación de ancho de pulso") y vectorial o SVM ("modulación de vector espacial"). La modulación SVPWM es superior a otras técnicas, por lo que es más eficiente y económica, por lo que se utilizara para este trabajo(González-Ramírez et al., 2018).

ESTADO DEL ARTE

Según la evidencia científica internacional, la Tierra ha experimentado un calentamiento neto desde 1750 y seguirá incrementándose este siglo, debido a las emisiones de gases de efecto invernadero generadas por el hombre, especialmente el uso del carbón y petróleo. Podría decirse que este es el problema ambiental más grave y, como indican muchos investigadores del tema esta es, la mayor amenaza global (Luis & Moncayo, 2015).

A nivel energético los cambios en el clima han provocado, que producir y transportar la energía sea un gran desafío. El alza constante de las temperaturas , el aumento de la cantidad y la gravedad de los fenómenos meteorológicos extremos y los cambios en los modelos de precipitación afectan la generación y el suministro de energía (European Climate Foundation (ECF) et al., 2014) .Esto también afecta a los combustibles fósiles tanto en el suministro, generación  y transferencia.

Actualmente la demanda de energía es demasiado, producto del consumismo que se vive día a día y esto lejos de mejorar todo indica que empeorara, la energía que se produce es menor a la energía que se consume por tanto es necesario crear otras fuentes de energía renovables que sean perdurables en el tiempo. Ante esta premisa surge la idea de generar energía a través del mar, mejor conocido como energía undimotriz.

Esto mismo lo dice (Calero & Viteri, 2013). La energía undimotriz, es la energía que hacen pasar las olas a través de los mares, esto es causado por los vientos sobre la superficie del mar. Utilizando datos del INOCAR (Instituto Oceanográfico y Antártico de la Armada), en ecuador pudieron realizar los cálculos requeridos para conocer el potencial energético del océano ecuatoriano. generando un excelente potencial de energía.

Debido al alto costo de implementación, se estima que su aplicación será muy importante. En las memorias de las personas debería estar la frase de (Rodríguez-santos & Chimbo-campuzano, 2017) que dice: «la energía de las olas no fue diseñada para ahorrar dinero, sino para salvar al mundo».

La contaminación ambiental es sin duda el motivo principal por el cual la población está obligada a buscar otras formas de generar eficientemente energía eléctrica. Esto obliga a buscar técnicas para maximizar las energías renovables no convencionales (ERNC). como las fuentes energéticas proporcionadas por el sol y los vientos, capaces de proporcionar la energía eléctrica que son almacenadas en unos  arreglos de (bancos de baterías); mediante el uso de un inversor, que puede proporcionar energía de calidad necesaria que puedan utilizar los hogares o las empresas (Cuevas et al., 2019).

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