Ingeniero Civil Electricista / Nuestro país posee un gran potencial hidráulico para la generación de energía eléctrica constituido por gran variedad de caídas de agua y ríos de pequeños caudales (40 a 60 [l/s]). Sin embargo no existe en el mercado una solución tecnológica que permita su utilización independiente de la características del recurso que se tenga; modo de operación que se desee, sea conectado a la red eléctrica y/o en forma aislada; que sea de utilización simple y posea una interfaz amigable para el usuario final. En adición a lo anterior no se observa en la literatura internacional un esfuerzo por automatizar este tipo de medio de generación, lo que constituye un nicho de desarrollo tecnológico para el país. A modo de mejorar las soluciones existentes de micro-generación ( 1 a 100 [kW]) y resolver el problema anterior, se origina en el Centro de Energía de la Universidad de Chile, la idea de diseñar una máquina inteligente que pueda operar en las condiciones antes mencionadas. Surge la Micro Central Hidráulica (MCH) "Plug & Play". El objetivo de este trabajo de título es diseñar e implementar un sistema de control electrónico automático para esta MCH inteligente de 10 [kW] de potencia, que permita explotar pequeños recursos hidráulicos mediante la aplicación de electrónica para su automatización. Se toma un modelo genérico de MCH y se complementa para obtener una simulación de la planta y de los controladores de frecuencia y tensión en operación en vacío y con carga aislada. Se aprovechan los actuadores de los que se dispone y modifica su accionamiento manual a automático. Se consigue implementar controladores de tipo PI, con cuidado de la sintonización, que muestran que una estrategia de este tipo es suficiente para controlar un generador sincrónico como el de la MCH. Se implementa el control de tensión mediante modificación de corriente de campo a través de un \textit{chopper} y el control de frecuencia a través de resistencias de desahogo, modificando su potencia consumida. Se obtiene como resultado final un prototipo de planta MCH, incluyendo la electrónica que necesita para su operación y la programación del sistema de control. Constituyéndose de esta forma la experiencia adquirida en hardware y software la mayor parte del aprendizaje. A futuro se propone modificar el hardware por componentes superficiales a modo de reducir espacio utilizado. Modificar los actuadores por otros más eficientes. Y como recomendación final se propone reemplazar los actuadores por un equipo de electrónica de potencia que permita que la MCH genere según el recurso hidráulico y el equipo se encargue de adecuar la generación a los valores deseados de tensión y frecuencia.

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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.

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