Ingeniero Civil Eléctrico / Las microrredes se alzan como una solución plausible a los problemas de integración de energías renovables y de generación distribuida a los sistemas eléctricos, permitiendo además la alimentación de zonas aisladas. En sistemas de baja tensión las cargas suelen ser monofásicas, lo que constituye una fuente natural de desbalances. Para el control de microrredes se opta generalmente por un control jerárquico, con control primario distribuido y control secundario y terciario centralizado. En general, se trabaja con control primario mediante curvas de estatismo emulando el comportamiento de las máquinas síncronas en los inversores, con lo cual los inversores comparten carga. El control secundario y terciario se encarga de mantener el sistema en condiciones nominales de operación y de optimizar la operación de la microrred. En el presente trabajo de título se aborda el control de microrredes de baja tensión ante desbalances. Usando el programa Plecs se ha simulado una microrred compuesta de tres inversores y líneas de transmisión de naturaleza resistiva, con las cuales se alimentan tres cargas balanceadas, sometiendo al sistema a impactos de carga desbalanceados. Para el diseño del control primario se ocupan curvas de estatismo y un lazo de impedancia ficticia. Se añade en paralelo con el control primario lazos de control que compensan la presencia de componentes de secuencia negativa y cero en la tensión. Se ha probado dos estrategias de control de secuencia negativa, una cooperativa y otra no cooperativa. El control secundario se encarga de restaurar la frecuencia y tensión a sus valores nominales. En los resultados obtenidos, se observa que el sistema reparte cargas de secuencia positiva. La impedancia ficticia permite que, aunque la línea sea resistiva, el sistema responda como si sus líneas fuesen de naturaleza inductiva. Para probar el control de secuencia negativa se ha simulado la respuesta del sistema ante un impacto de carga bifásico entre las fases a y b. Al conectar cargas trifásicas desequilibradas se consigue inyectar desbalance de secuencia negativa y cero. El control de secuencia negativa y cero actúa compensando la presencia de estas componentes con éxito; sin embargo, la estrategia colaborativa no comparte bien la potencia de secuencia negativa entre inversores. Esto ocurre debido a que las impedancias de las líneas afectan el desempeño de este control.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Las micro-redes son soluciones sustentables para la electrificación de zonas rurales que pueden hacer uso de sus recursos renovables. En este estudio, se propone un nuevo método para la planificación de micro-redes que incluye explícitamente el efecto de la incertidumbre de variables críticas que definen el diseño del sistema, como lo son las fuentes renovables y la demanda eléctrica. Se propone la utilización modelos difusos de T&S y modelos de intervalos basados en el método de la covarianza, ya que los primeros permiten caracterizar las no-linealidades del fenómeno a modelar, mientras que los segundos pueden representar sistemáticamente las incertidumbres asociadas a dichas variables críticas con un cierto nivel de confianza. Para el diseño de cualquier sistema eléctrico se requiere identificar la dimensión y comportamiento de carga a la cual se desea abastecer a través de su registro continuo y prolongado, lo cual no siempre es posible, especialmente si se trata de localidades aisladas o de difícil acceso. Para solucionar esto, se implementa un simulador de carga basado en Cadenas de Markov, obtenido a partir de la agrupación previa de hogares en función de su información socio-demográfica empleando el algoritmo de redes neuronales Self-Organizing Map . Basado en modelos de intervalos, se obtienen un conjunto de escenarios posibles, en donde se resuelve el problema de optimización de planificación de la micro-red, obteniendo la topología del sistema y el dimensionamiento de cada una de sus unidades. Los resultados obtenidos en este proceso son la base para el estudio de factibilidad y de diseño de un proyecto de micro-red. La metodología propuesta es aplicada para la planificación de una micro-red conectada a la red principal, basada en fuentes solar y eólica, en la comunidad rural Mapuche de José Painecura Hueñalihuen, IX Región de la Araucanía, Chile. En este caso de estudio, se determina que la modelación lineal es suficiente para caracterizar el comportamiento de la velocidad del viento y de la radiación solar, mientras que se requiere de la identificación de un modelo difuso para representar la no-linealidad del comportamiento de la demanda eléctrica. Por otro lado, a través de la identificación de modelos de intervalos, se obtiene que la velocidad del viento presenta una mayor incertidumbre que la radiación solar y la demanda eléctrica. Por lo tanto, el recurso eólico es la variable que mayor influencia tiene en la diferenciación de los distintos escenarios posibles. En función de las características locales y técnicas de cada unidad considerada, junto con los costos estimados y considerando un escenario conversador, se obtiene que el diseño final la micro-red es principalmente compuesta por tecnología fotovoltaica.

Ingeniero Civil Industrial / Chile está viviendo una crisis energética que provoca los precios más altos de la historia, adicional a esto se ha aprobado la ley de Net-Metering que permite a clientes residenciales inyectar excedente de generación por fuentes de energías renovables. Lo anterior, sumado a una red de transmisión y distribución de energía cada vez más congestionada hace que se vea atractiva la implementación de generación distribuida, y en específico microredes eléctricas. Las microredes eléctricas son arreglos de red con puntos de generación de energía distribuida que puede funcionar en paralelo a la red de distribución o independiente en forma de isla. A partir de esto se pretende en este documento obtener una visión integral de las microredes en el mundo y su aplicación en Chile, encontrar modelos de negocios y entender los factores clave para implementar microredes eléctricas en ámbitos económicos y técnicos para tres sectores: residencial, industrial y comunidades aisladas de la red eléctrica. Para el desarrollo del trabajo se investigó fuentes secundarias de distintas fuentes con tal de entender las aproximaciones en temáticas de microredes a nivel internacional y poder aplicarlo a la realidad de Chile. Se realizó un proceso iterativo entre obtención de información a base de documentos e información en línea, y entrevistas y conocimiento de actores relevantes en Chile. Esto con tal de obtener un modelo de negocio para abordar los distintos sectores analizados y entender los factores que influyen la implementación de microredes. A partir de lo estudiado se tiene un análisis de casos internacionales en microredes donde se tiene un mercado de gran potencial de US$ 10 mil millones al 2013 y expectativas de US$ 40 mil millones al 2020. Se han desarrollado grandes avances en EE.UU. con desarrollo tecnológico de gran importancia además grandes aprendizajes de caso en Europa y Japon. Se obtuvo posibles modelos de negocio para entrar a los diferentes sectores, residencial, industria y comunidades aisladas con sus respectivos análisis de factores importantes como es el caso de aspectos geográficos, recursos naturales disponibles, estado del sistema eléctrico y demanda energética en la parte técnica, y factores como costos y formas de ingreso y beneficio como factores económicos. Las microredes pueden proporcionar una vía para el aumento de la cantidad de la generación distribuida y la entrega de electricidad, donde la calidad del servicio está adaptada localmente sus requerimientos. En las tecnologías en microredes se ve un alto atractivo a futuro en el país para todo tipo de sectores. No es una solución país a la crisis energética, pero puede aliviar en parte a largo plazo los problemas en esta área.

Ingeniero Civil Eléctrico / Las microrredes se presentan como un tema que rompen con los paradigmas de transmisión de energía tradicionales. Esto se debe a que las microrredes incorporan la generación eléctrica en cercanía de los consumos, mediante redes en media y baja tensión, y en algunos casos, de forma aislada de los sistemas eléctricos de potencia. Este genera grandes desafíos tanto en operación de régimen permanente como en situaciones de contingencia. Entre estos desafíos se pueden destacar: la mayor variación temporal de la demanda y de la generación dada la significativa variabilidad de los recursos renovables; mayores niveles de pérdida y acoplamiento entre variables eléctricas y el déficit inercial debido a la baja presencia de máquinas rotatorias conectadas a la microrred. En microrredes, el control droop con pendiente fije es aplicado sobre los inversores de las unidades de generación y es el encargado de mantener una operación segura, confiable y correcta del sistema. Sin embargo, existen ocasiones en que el margen de potencia disponible para realizar el control droop no es constante dada la variabilidad de los recursos renovables de las unidades de generación. Bajo este desafío es que en esta memoria se realiza el estudio de una estrategia de control droop con pendiente variable aplicado a microrredes aisladas, con el objetivo de ajustarse ante las variaciones del margen de potencia disponible. En esta memoria se estudian los modelos de pequeña señal de una microrred específica, el impacto de los puntos de operación en cuanto a módulo de la impedancia de las cargas y de las pendientes del control droop para las variables de tensión y frecuencia; se obtiene una zona de operación estable que es utilizada posteriormente en simulaciones dinámicas, donde el sistema mide variaciones de carga para la elección de las pendientes máximas que garanticen la estabilidad del sistema. Finalmente se demuestra que es posible aplicar una estrategia de control con pendiente variable y compararla con una de pendiente fija, obteniendo resultados estables e inestables, para ciertas condiciones de operación del control droop variable. Además se presentan diferencias menores al 0,4% para el caso de frecuencia y 1,5% para el caso de tensión entre la estrategia de pendiente variable respecto a la de pendiente fija, para cuando el sistema operó de forma estable. Con lo anterior se plantea que la estrategia de control variable es limitada en cuanto a variaciones del punto de operación y es efectiva al momento de establecer criterios de elección de una pendiente para un punto de operación sabiendo niveles de generación disponibles.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería - Mención Eléctrica / El presente proyecto de tesis se centra en el estudio de diferentes estrategias de control droop de potencia activa y reactiva monofásica para aplicar en micro-redes de 4 hilos. El proyecto consiste en implementar las estrategias de control droop monofásico en un sistema simulado en el software Plecs y en un sistema experimental de 4 hilos construido en el Laboratorio de Control de Micro-Redes, de la Universidad de Chile. El control droop de potencia activa tradicional opera modificando la frecuencia de las tensiones que generan cada una de las unidades de generación, con lo cual se logra que las diferentes unidades compartan la potencia activa que se encuentran generando de acuerdo a sus capacidades nominales y sin necesidad de contar con un canal de comunicación entre ellas. Adicionalmente, en esta tesis se estudia la estrategia de control droop de potencia activa modificando el desfase entre las tensiones, con lo cual se cumple el mismo objetivo final mencionado previamente. Por otro lado, el control droop de potencia reactiva tradicional se realiza modificando la amplitud de la tensión que genera cada unidad, logrando el mismo objetivo de compartir la carga reactiva sin necesidad de contar con un canal de comunicación. Si bien el control droop tradicionalmente se realiza de forma trifásica, esto presenta inconvenientes en las micro-redes de 4 hilos (principalmente redes de distribución) debido a la gran cantidad de cargas desbalanceadas presentes en estas topologías, ya que es posible que se comparta la potencia de forma trifásica pero no de forma monofásica. Es así como surge la necesidad de mejorar las técnicas existentes y lograr el mismo resultado en redes con un grado de libertad extra como son las micro-redes de 4 hilos. Debido a que las estrategias de control droop operan sobre variables como la frecuencia, desfase o amplitud de la tensión, es posible que el sistema se encuentre compartiendo la potencia, pero operando en un punto diferente al nominal. Es así como se hace necesario implementar un lazo extra de control llamado control secundario, el cual se encarga de restablecer las variables globales del sistema a su valor nominal. En este caso de estudio debido a que cada fase puede tener una frecuencia o una fase diferente, es necesario contar con un lazo extra de control secundario que se encargue de restablecer los desfases entre las tensiones, es decir, que asegure que el sistema opere de forma balanceada. De este modo es posible evitar incrementos ficticios en la corriente circulante por el neutro o cuarto hilo. Se identifican al menos 2 aportes en este trabajo de tesis. El primero es la implementación de estrategias de control droop monofásicas en micro-redes de 4 hilos, logrando que las unidades compartan su potencia por fase y sin perder la condición nominal de operación del sistema eléctrico. Además, se considera un aporte la implementación de la micro-red experimental en el laboratorio, la cual será la base para futuras investigaciones en el área de micro-redes.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Eléctrico / Debido al contexto geopolítico y medioambiental, tanto nacional como internacional, ha surgido un nuevo impulso en minimizar el uso de hidrocarburos como fuente de generación eléctrica y de transporte. Esta preocupación ha incentivado el uso de las energías renovables no convencionales (ERNC) que utilizan como fuente los llamados 'recursos limpios' como el sol, el viento y los ríos, entre otros. Este tipo de tecnologías se utilizan en grandes proyectos eléctricos a nivel industrial, en redes de distribución como 'generación distribuida' o en sistemas inteligentes como las 'micro redes'. El uso de ERNC introduce problemas que no presentan las redes eléctricas con infraestructura convencional, esto se debe a la intermitencia y disponibilidad esporádica de las energías renovables no convencionales. Esto puede generar problemas en la estabilidad del sistema, su confiabilidad y la calidad de suministro de la electricidad. Estos problemas pueden ser solucionados introduciendo sistemas de almacenamiento de energía que respaldan la potencia entregada por la generación intermitente, lo que les da la capacidad mejorar la estabilidad del sistema y la calidad de la potencia que se entrega al consumidor final. En este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo diseñar e implementar un sistema de control para los sistemas de almacenamiento con baterías mediante el uso de un conversor de potencia trifásico de tres piernas diseñado para operar en redes de baja tensión. El sistema de control debe permitir al conversor trabajar en modo de operación aislado o conectado a la red. La fuente de alimentación de energía o sistema de almacenamiento corresponderá a un banco de baterías el cual cuenta con las opciones de almacenar o generar electricidad. El objetivo del prototipo final estará orientado al uso en los laboratorios eléctricos de la Universidad. Este trabajo incluye una revisión bibliográfica de las micro redes, electrónica de potencia de conversores y baterías, sistemas de almacenamiento existentes, filtros pasivos como técnicas de reducción de armónicos y sistemas de control de conversores. Además se realizan dos tareas importantes, la primera es el diseño y simulación de una estrategia de control para convertidores formadores de red con control Droop y la segunda, es la implementación del esquema de control diseñado en una aplicación real de una micro red en el laboratorio de redes inteligentes de la Universidad de Chile.

Memoria para optar al título de ingeniero civil eléctrico / En este territorio todavía existen comunidades aisladas que no tienen acceso a la energía eléctrica o que tienen un acceso de baja calidad mientras estén más alejadas de los centros urbanos. Para solucionar estos problemas para estas de comunidades, dentro de las cuales se incluyen comunidades mapuche, se han generado entre otras soluciones las micro-redes de energías renovables, que se hacen cargo de la energía. Además del problema de la electricidad, en las comunidades del sur y en particular de la Novena región de la Araucanía, existe un problema extendido que tiene relación con la escasez de agua para agricultura y consumo humano, que se produce en verano, debido a, entre otros factores, a la presencia forestal en gran parte del territorio. Esto además en cuanto a las comunidades mapuche se presenta como un problema tanto en tareas productivas, afectando su calidad de vida, pero ta mbién en términos culturales y espirituales debido a que la cosmovisión mapuche se relaciona de otra forma con el territorio que habita. En esta memoria se propone un sistema de gestión de agua que permita el llenado de sistemas de estanques usando la energía excedente de una micro-red. Este excedente puede ser escaso en cuyo caso se debe priorizar la decisión. Como solución, se ha diseñado un controlador predictivo basado en modelo (MPC), que a través de la predicción de los niveles de los estanques busca la solución óptima al problema de la coordinación. Primero se modela el sistema hídrico, la parte eléctrica, se aplican simplificaciones y se linealiza la planta utilizando una identificación a través de un modelo ARX. Para resolver el problema de optimización se utilizan algoritmos genéticos para calcular acción de control que se acerque al óptimo, de forma numérica incluyendo las restricciones del problema, generando gran un ahorro en tiempo de procesamiento. En los resultados se puede apreciar que, aunque el algoritmo genético no asegura el óptimo, si se acerca lo suficiente para que se note el efecto del controlador, comparado con controladores On/Off, siguiendo referencias y cumpliendo restricciones. Finalmente, cuando se incluye la restricción de energía para el funcionamiento de las bombas, se observa que por acción del MPC se logra hacer una coordinación del llenado de los estanques por turnos incluso cuando la energía no alcanza para ambos sistemas en paralelo.

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Se define una microrred como una agrupación de cargas y recursos energéticos distribuidos que funciona como un único sistema controlable, capaz de operar en paralelo o aislado de la red eléctrica. Las microrredes son proveedores de energía locales que pueden reducir los gastos de energía, reducir las emisiones, aumentar la confiabilidad y son alternativas de energización emergentes. El correcto uso de sus recursos energéticos disponible permite lograr una operación más eficiente en una microrred, por ejemplo; reducir sus costos, mejorar ingresos, alargar la vida útil de los equipos y limitar el impacto ambiental. Algunos de estos objetivos se contraponen y es por esto que es necesario compensarlos para obtener el mejor despacho energético. Por esta razón el uso de un sistema de gestión de energía para microrredes cobra gran importancia. En este trabajo se desarrollaron modelos matemáticos y luego se implementaron en una herramienta computacional para el despacho energético óptimo de microrredes, con énfasis en tres aspectos. Primero, los servicios complementarios que una microrred puede ofrecer: arbitraje de energía, reducción de emisiones, reducción de potencia punta, reserva de potencia en giro y ofertas de reducción de consumo. Segundo, un modelo de almacenamiento de baterías enfocado en seis fenómenos: envejecimiento cíclico y calendario, la ley de Peukert, la pérdida de capacidad, autodescargas y la limitación de carga/descarga. Tercero, se incluye un módulo maestro-esclavo para lidiar con la estocasticidad ante problemas intempestivos en la red, manteniendo así la confiabilidad de la microrred cuando se aísla, aun si esta ofrece servicios. Estos tres aspectos son integrados en un modelo de programación lineal entera mixta para el despacho óptimo de una microrred, minimizando los costos de operación y reinversión. En el presente trabajo, se simulan la operación de tres microrredes reales bajo diferentes escenarios cada uno. El primer caso es la microrred aislada de Huatacondo, el segundo es la microrred conectada de CIGRE y el tercero es la microrred conectada de la cárcel de Santa Rita. Los resultados obtenidos muestran reducción en los costos de hasta 4.3% en la microrred de Huatacondo, hasta 2.9% para CIGRE y hasta 7% para Santa Rita al considerar servicios y utilizando un modelo detallado de almacenamiento. En el caso de la microrred aislada de Huatacondo, la reducción se basó principalmente en la extensión de la vida útil del banco de baterías. Para las dos microrredes conectadas los servicios más atractivos fueron ofrecer sus capacidades flexibles no utilizadas a la red. Esto considera servicios como reducción de consumo, reducción de demanda punta o reserva en giro. Servicios enfocados en transferencia de altos volúmenes de energía, como el arbitraje de energía, no fueron atractivos dado el costo asociado al uso de equipos de almacenamiento.

[EN] Coordination architectures in multi-agent systems represent an important topic, due to the agents must be organized in order to get a specific objective. In these kinds of systems, robot soccer is shown as an environment with a common frame for research in team coordination. The importance of these kinds of architectures is that the application in other kinds of systems which require coordination. An islanded micro-grid corresponds to a system which can be modeled as multi-agent system, where the distributed energy resources are modeled as agents are coordinated in order to protect the batteries of the energy storage systems, maintaining the common bus regulation. One way to do this throughout coordination strategies, which allow assigning roles and behaviors to the agents, depending on the system conditions. Likewise, the agents must show collaborative behaviors such as making passes in robot soccer, or the equalization of the state of charge for distributed energy storage systems, in order to obtain better results. Multi-agent systems such as robot soccer, that show uncertainties in a hostile environment, require team coordination in order to reach a common goal. One way to achieve this goal is by coordination strategies, which allow role assignment and behavior selection to the players depending on the game conditions. These strategies can present cooperative behaviors among players such as ball passes, in order to obtain better scores against an opponent team. One alternative is the design of hierarchical coordination strategies for an adequate tactic selection, roles assignment and subsequently behavior selection to the players. To this end, one possibility is to use Hierarchical Finite States Machines, due to those allow more flexible and adaptable programming, with a possibility to make changes or modifications. This allows the design of team strategies by an intuitive way according to the control architecture and the rules and specifications of the league where the team plays, in turn performing collaborative behaviors among the players. In this doctoral dissertation are proposed coordination strategies to robot soccer teams, based on tactics, dynamical role assignment and behaviors selection through the use of Finite States Machines, oriented to team architectures with centralized control and global perception. These strategies must allow an intuitive design depending on the team specifications and the rules of the league. These strategies must allow flexibility and adaptability to the necessary changes, such as the number of players, dimensions of the playing field or other changes in the league`s rules. The strategies must be show an adequate response to the failures and allow cooperative behaviors among their players. Lastly, this dissertation presents a structured architecture based on tactics, roles and behaviors for the coordinated operation of islanded microgrids. This grid architecture takes the form of a multi-agent system, and the energy storage and generation units are the team agents. The control strategy is based on the robot soccer strategies presented in this dissertation, which are designed for systems with global perception and centralized control, and in turn determines the changes among operation modes for the distributed energy resources in an islanded microgrid. / [ES] Arquitecturas de coordinación en sistemas multi-agente representa un tópico importante, ya que en este tipo de sistemas los agentes deben ser organizados con el fin de obtener un objetivo específico. Dentro de este tipo de sistemas el fútbol de robots se presenta como un entorno que ofrece un marco común para realizar investigaciones en temas relacionados con temas de coordinación de equipo. La importancia de este tipo de arquitecturas radica en su aplicación en otro tipo de ambientes que requieran coordinación. Un sistema que permite este tipo de aplicaciones consiste en una micro-red eléctrica aislada, donde se modelan las fuentes de energía distribuida como agentes que deben ser coordinados con el fin de proteger las baterías de los sistemas de almacenamiento de energía, manteniendo la regulación del bus común. Una forma de conseguir esto es a través de estrategias de coordinación, las cuales permiten asignar roles y comportamientos a los agentes de la forma más adecuada, dependiendo de las condiciones del sistema. Así mismo, también deben presentar comportamientos colaborativos entre los agentes como la realización de pases en el fútbol de robots o la ecualización del estado de carga de las baterías, con el fin de obtener mejores resultados. Una posibilidad para llevar a cabo esta colaboración entre agentes es el diseño de estrategias de coordinación a través de sistemas jerárquicos para la selección de una adecuada táctica. Adicionalmente se debe permitir la asignación de roles y posteriormente la selección de comportamientos de los agentes. Para esto, una alternativa es el uso de Máquinas Jerárquicas de Estado Finito, ya que presentan flexibilidad y adaptabilidad en su programación, siendo fácilmente expandibles a cambios y modificaciones, permitiendo con esto el diseño de estrategias de coordinación de equipo de manera intuitiva acorde con la arquitectura del equipo y los reglamentos de las ligas donde se compita, y a su vez, que permita también el diseño de comportamientos colaborativos entre sus jugadores. En esta tesis doctoral se proponen estrategias de coordinación para fútbol de robots, mediante la selección de tácticas, la asignación dinámica de roles y la selección de comportamientos, usando Máquinas de Estado Finito, enfocándose en el diseño de arquitecturas de equipo que presentan percepción global y control centralizado, y que permitan un diseño intuitivo dependiendo de las especificaciones de los equipos y de la liga en la que se compite. Estas estrategias deben permitir mayor flexibilidad y adaptabilidad frente a posibles cambios, como por ejemplo en el número de jugadores por equipo, en las dimensiones del campo de juego, o en el reglamento de la correspondiente liga. Igualmente deben poseer robustez ante posibles fallos o perturbaciones, permitiendo también comportamientos colaborativos entre sus integrantes. Finalmente se presenta una propuesta para el control del modo de operación de una micro-red aislada, presentando una arquitectura de red como sistema multi-agente, donde las unidades de almacenamiento y generación de energía son los agentes del equipo, y proponiendo una estrategia de control basada en tácticas, roles y comportamientos. Esta arquitectura está basada en las estrategias de fútbol de robots aportadas en esta tesis y las cuales son diseñadas para sistemas con percepción global y control centralizado, que determina los cambios en el modo de operación para las fuentes distribuidas de energía en la micro-red. / [CA] Arquitectures de coordinació en sistemes multi-agent representa un tòpic important, perquè en aquest tipus de sistemes els agents deuen organitzar-se per a obtindre un objectiu específic. Dins d'aquest tipus de sistemes, el futbol de robots es presenta com un entorn que ofereix un marc comú per a realitzar investigacions en temes relacionats amb la coordinació d'equips. La importància d'aquest tipus d'arquitectures radica en la seua aplicació en altre tipus d'entorns que requereixin coordinació. Un sistema que permet aquest tipus d'aplicació consisteix en una micro-xarxa elèctrica aïllada, a on es modelitzen les diferents fonts d'energia distribuïdes com agents que deuen ser coordinats per a protegir les bateries dels sistemes de acumulació de energia, mantenint la regulació del bus comú. Una manera d'aconseguir això es mitjançant estratègies de coordinació, que permeten assignar papers i comportaments als agents de la millor forma, en funció de las condicions del sistema. Així mateix, també deuen presentar comportaments col·laboratius entre els agents la realització de passes de futbol de robots o la equalització de la carga de les bateries, amb la finalitat d'obtindre millor resultats. Una possibilitat per a aconseguir aquesta col·laboració entre els agents és el disseny d'estratègies de coordinació mitjançant sistemes jeràrquics per a la selecció d'una tàctica adequada. Addicionalment s'ha de permetre l'assignació de rols i, posteriorment, la selecció de comportaments dels jugadors del equip. Per a açò, una alternativa es l'ús de Màquines Jeràrquiques d'Estat Finit, ja que presenten flexibilitat i adaptabilitat en la seua programació fent que siguin fàcilment expansibles a canvis i modificacions, permetent el disseny d'estratègies de coordinació d'equip de manera intuïtiva relacionant-se amb l'arquitectura de l'equip i el reglament de les lliga en la que estiguin competint, al mateix temps permetent el disseny de comportaments de col·laboració entre els jugadors. En aquesta tesis doctoral es proposen estratègies de coordinació per a futbol de robots, mitjançant la selecció de tàctiques, l'assignació dinàmica de rols y la selecció de comportaments, utilitzant Màquines d'Estat Finit, enfocant-se en el disseny d'arquitectures d'equip que presenten percepció global y control centralitzat, i que puguin permetre un disseny intuïtiu depenent de les especificacions dels equips y de la lliga en la que es competeix. Aquestes estratègies han de permetre major flexibilitat i adaptabilitat davant possibles canvis com podrien ser el nombre de jugadors per equip, les dimensions del camp o el reglament de la corresponent lliga. D'igual manera han de tindre robustesa davant possibles fallades o pertorbacions, permetent també comportaments d'aspecte col·laboratiu entre els seus integrants. En aquesta tesis, finalment es presenta un a proposta per al control del mode d'operació d'una micro-xarxa aïllada, presentant una arquitectura de xarxa com a sistema multi-agent, on les unitats d'emmagatzemament i generació d'energia són els agents del equip, i proposant una estratègia de control basada en tàctiques, rols i comportaments. Aquesta arquitectura està basada en les estratègies de futbol de robots aportades en aquesta tesis i que son dissenyades per a sistemes amb percepció global i control centralitzat, el qual determina els canvis en la forma d'operació per a les fonts distribuïdes d'energia en la micro-xarxa. / Guarnizo Marín, JG. (2016). Arquitecturas Centralizadas de Coordinación. Extrapolación del Fútbol de Robots al Control de Modo de Operaciones de Micro-Redes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/68478

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-25T18:23:50Z No. of bitstreams: 1 GERÔNIMO BARBOSA ALEXANDRE – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2016.pdf: 6425501 bytes, checksum: 944e1e5c2f2c2cc350f12149a5877ed1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T18:23:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GERÔNIMO BARBOSA ALEXANDRE – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2016.pdf: 6425501 bytes, checksum: 944e1e5c2f2c2cc350f12149a5877ed1 (MD5) Previous issue date: 2016-11-28 / Este trabalho foca na proposta e validação de estratégias de controle para regulação simultânea da tensão e frequência em micro redes isoladas, compensação de harmônicos de tensão no ponto comum de acoplamento (PCC) e a cooperação de potência reativa entre os diversos inversores instalados na micro rede (MG). A técnica de controle utilizada é o Controle Droop Generalizado (GDC) modificado para atender as necessidades de projeto, manter o equilíbrio entre a geração e o consumo com resposta rápida, segura, eficiente e estável. Neste cenário, seis estratégias de controle foram propostas e validadas para diferentes cenários de testes (cargas lineares e cargas não lineares) e topologias de micro redes (1 barra, 3 barras, 5 barras, 11 barras e 14 barras) sendo elas: GDC convencional, GDC ANFIS, GDC Fuzzy, GDC Adaptativo, PI Fuzzy e GDC Cooperativo com impedância virtual. A metodologia usada consistiu nas seguintes etapas: A) revisão da literatura; B) escolha das MG’s testes (padrão IEEE); C) modelagem e simulação das partes constituintes de uma MG isolada; D) projeto das estratégias de controle usadas na operação da MG; E) Validação das estratégias de controle; F) Discussão técnica dos resultados de simulação e G) Elaboração de documentos técnicos. Diante das estratégias de controle implementadas, o controlador GDC Adaptativo foi o que apresentou melhor desempenho dinâmico em malha fechada (rápido tempo de resposta, pequenas flutuações de tensão e frequência, pouca sensibilidade às flutuações da carga e da fonte energética, tornando o controle robusto e estável). Quando assistido pelas malhas internas consegue a cooperação de potência reativa e a compensação de harmônicos diante de flutuações de potência aparente tanto no consumo como na geração. As soluções propostas para regulação simultânea de tensão e frequência em MG isoladas, compensação harmônica de tensão no PCC e compartilhamento de potência reativa entre os inversores conectados na MG mostraram-se eficientes quando avaliadas em diversos cenários testes e para diversas topologias de MG, em termos de operação estável da MG, mantendo o equilíbrio entre a geração e o consumo, respondendo de forma rápida as variações operacionais, aos distúrbios de carga e as não linearidades da MG ilhada. / This work focuses on the proposal and validation of control strategies for simultaneous regulation of voltage and frequency in isolated Microgrid, voltage harmonics compensation in the common coupling point and the reactive power of cooperation between the different inverters installed in the Microgrid (MG). The used control technique is the modified generalized Droop control to meet the design needs (energy flow operation trafficked in MG), maintaining the balance between generation and consumption with rapid, safe, efficient and stable. In this scenario, six control strategies have been proposed and validated for different scenarios tests (linear and nonlinear loads) and topologies MG (1 bar, 3 bars, 5 bars, 11 bars and 14 bars) which are: conventional GDC, ANFIS GDC, GDC Fuzzy Adaptive GDC, GDC and PI Fuzzy Cooperative with virtual impedance. The methodology used consisted of the following steps: A) literature review; B) choice of MG tests (IEEE standard); C) modeling and simulation of the constituent parts of an isolated MG; D) design of the control strategies used in the MG operation; E) Validation of control strategies; F) Technical discussion of the simulation results and G) Elaboration of technical documents. Faced with the control strategies implemented, the GDC Adaptive controller showed the best dynamic performance in closed loop (fast response time, small fluctuations of voltage and frequency, low sensitivity to fluctuations in load and energy source, making the control robustness and stable). When assisted by internal loops, it achieves reactive power cooperation and harmonic compensation in the face of apparent power fluctuations in both consumption and generation. The proposed solutions for simultaneous regulation of voltage and frequency in isolated MG, harmonic voltage compensation in the PCC and reactive power sharing between the connected inverters in the MG were efficient when evaluated in several test scenarios and for several MG topologies in terms of stable MG operation, maintaining the balance between generation and consumption, responding quickly to the operational variations, load disturbances and nonlinearities of the islanded MG.