Debido al aumento de la presencia de dispositivos no lineales en los Sistemas Eléctricos de Potencia existe un creciente interés en la formulación y resolución del flujo de cargas en presencia de armónicos. El tratamiento del problema anterior pasa, entre otras cosas, por una correcta caracterización de dichos dispositivos no lineales ya que son los elementos contaminantes del sistema. Es por ello que existen en la literatura gran cantidad de estudios sobre su modelización e incorporación al flujo de cargas. Entre dichos dispositivos destacan los convertidores AC/DC de seis pulsos debido a su extensa utilización así como al hecho de ser un consumidor de elevada potencia, y por tanto, muy contaminante. También son utilizados, aunque con menos frecuencia, los convertidores AC/DC de doce pulsos, ya que con ellos se elimina la inyección de los armónicos mas bajos en la red (el quinto y el séptimo) que son los de mayor magnitud. Su menor utilización, a pesar de la ventaja que ofrecen, es por ser mucho más complejos y caros de fabricación. Se inicia la Tesis realizando un extenso y completo estudio sobre las numerosas modelizaciones del convertidor AC/DC de seis pulsos existentes en la bibliografía para, posteriormente realizar un estudio general de dicho dispositivo. En este sentido se analiza su funcionamiento con alimentación no senoidal y desequilibrada y no se supone igualdad en las impedancias de cortocircuito del transformador que conecta el convertidor a la red. Se considera la posibilidad de componente resistiva en las impedancias de las tres fases del sistema. Asimismo, se hace el tratamiento para ángulos de disparo distintos, y se considera el rizado en el lado de continua. Esta generalidad en el tratamiento del problema es una de las aportaciones de la tesis.Además se presentan tres modelos simplificados para el cálculo aproximado de los armónicos de corriente que el convertidor AC/DC de seis pulsos inyecta en la red en condiciones desequilibradas, generalizando los modelos existentes en la literatura para el caso de la alimentación equilibrada. También se realiza un estudio de la validez de estos modelos. La propuesta de estos modelos aproximados (en condiciones desequilibradas) para el calculo de la intensidad que inyecta el convertidor constituye otra de las aportaciones de la tesis. Por último, se presenta el estudio del convertidor de doce pulsos totalmente análogo al presentado para el convertidor de doce pulsos se considera conectado a la red por dos transformadores, ambos con la misma placa de características pero uno en estrella-estrella y el otro en triangulo-estrella. Esta diferencia en el tipo de conexión de los transformadores es clave para la secuencia de topologías del convertidor. Se analiza el funcionamiento del convertidor con alimentación no senoidal, desequilibrada, asimismo, se admite la posibilidad de que las impedancias de cortocircuito de los transformadores que conectan el convertidor a red sean distintas en cada una de las fases. Se considera la posibilidad de componente resistiva en las impedancias de las fases del sistema. Asimismo, se hace el tratamiento para ángulos de disparo distintos, y se considera el rizado en el lado de continua. Esta generalidad en el tratamiento del problema es otra de las aportaciones de la tesis.

Magíster en Ciencias, Mención Física / La generación de energía a través de la radiación solar es una de las tecnologías más prometedoras para un futuro sustentable. En particular, las tecnologías fotovoltaicas de telururo de cadmio (CdTe) aún se encuentran lejos de llegar a su maxima eficiencia, pero aín así han logrado competir en precio respecto de las tradicionales celdas fotovoltaicas a base de silicio cristalino. En las celdas fotovoltaicas de CdTe se necesita de investigación de frontera, especialmente enfocada a escalas atómicas. Sin embargo, considerando la complejidad de los experimentos a escala atómica, solamente los estudios computacionales de primeros principios permiten revelar y llevar a cabo aquel nivel de detalle. Hemos realizado un estudio cuantitativo a través de cálculos de primeros principios para encontrar y establecer la energía de formación de la vacancia de teluro, VTe. El marco de trabajo más común para calcular energías de formación es conocida como la aproximación de frontera periódica (PBC, por sus siglas en ingles), la cual replica periódicamente una celda dada. El problema radica en la selección del tamaño de la supercelda, puesto que en estados cargados habrá una falsa interacción Coulombiana entre un defecto y sus réplicas periódicas que decae al aumentar la distancia entre defectos. Una alternativa para esta aproximación es la aproximación QM/MM. En dicha aproximación utilizamos una fracción del cristal (llamada cluster) la cual se trabaja a nivel cuántico (región QM) y que luego es incrustada en un conjunto de cargas puntuales que se trabajan a nivel clásico (región MM). Estas cargas puntuales son ajustadas de forma de reproducir los mismos efectos que un cristal infinito en el centro del cluster. En este trabajo hemos utilizado ambas aproximaciones y hemos llegado a establecer valores más seguros para la vacancia de teluro. The generation of energy through solar radiation is one the most promising technologies for a sustainable future. In particular, photovoltaic technologies of cadmium telluride (CdTe) are still far from reaching their maximum efficiency, but have also managed to compete in price with respect to traditional crystalline silicon photovoltaic cells. In the photovoltaic cells of CdTe frontier research is needed, especially focused on atomic scales. However, consider- ing the complexity of the atomic-scale experiments, only the computational studies of first principles calculations reveal and carry out this level of detail. We have performed a quantitative study through first principles calculations for finding and establishing the tellurium vacancy formation energy, VTe. The most common framework for calculating formation energies is known as the periodic boundary conditions approxima- tion (PBC), which periodically replicates a given cell. The problem lies in the selection of the super-cell size, since in charged states there will be a spurious Coulomb interaction between one defect and its periodic replicas which decays as the distance between defects increases. An alternative to this approach is the QM/MM approach. In this approximation we use a fraction of the crystal (called cluster) which is treated at the quantum level (QM region) and then is embedded in a set of point charges that are treated at the classical level (MM region). These point charges are adjusted to reproduce the same effects as an infinite crystal at the center of the cluster. In this work we have used both approaches and we have come to establish more secure values for the tellurium vacancy. / Este trabajo ha sido financiado a través del proyecto FONDECYT 1130347

Ingeniero Civil Mecánico / El Convertidor Teniente (CT) es un reactor pirometalúrgico cuya función es llevar a cabo el proceso de fusión-conversión de concentrado de cobre mediante la inyección de aire a través de toberas sumergidas en el baño líquido. Es posible, mediante maquetas frías que funcionan con agua y aire comprimido, estudiar la fluidodinámica del baño de un CT real. Fenómenos como regímenes de inyección, formación de estados de oscilación y trayectoria del gas, son fácilmente reproducibles y observables en estas maquetas. El Instituto de Innovación en Minería y Metalurgia (IM2) posee este tipo de maquetas a escala, maquetas 3D completas y tajadas, en donde se estudia diferentes condiciones de operación, intentando traspasar los resultados de alguna variación en la operación de estas maquetas al CT real, ya sea para aumentar la tasa de conversión, reducir el desgaste de los refractarios internos del CT o para obtener mejores condiciones de operación a las actuales. Por otro lado, los modelos numéricos ofrecen una alternativa bastante robusta, en el sentido de que en ellos es posible registrar de una manera mucho más fácil parámetros como la presión y la velocidad. En estos modelos es posible apreciar, gracias al registro de imágenes en escalas de tiempo pequeñas, fenómenos como la formación de burbujas o el estado de oscilación de la superficie libre. Sin embargo, los modelos numéricos requieren una construcción geométrica precisa y un seteo numérico riguroso de los parámetros fluidodinámicos en pos de la obtención de resultados confiables y representativos. Últimamente, mediante la utilización de computadores en cluster, conjuntos de computadoras con hardware compartido y que funcionan como si fuesen una única computadora mucho más rápida, es posible la solución de estos modelos numéricos con la incorporación de mallas mucho más finas que las que hasta el momento se utilizaba. Esta alternativa ha hecho posible, por primera vez en este tipo de problema, validar la densidad de malla utilizada en la solución de estos modelos, cuestión que les confiere una validez adicional. En este trabajo se ha simulado mediante dos modelos, uno 3D completo a escala 1:5 del CT real y uno slice o tajada, la operación de las maquetas frías. Se ha comparado los resultados de ambos modelos, obteniendo como uno de los principales resultados, que el modelo slice reproduce una física mucho más realista de los fenómenos gracias a la posibilidad de una reducción mayor que en el modelo 3D completo, del tamaño de los elementos componentes de la malla. Se ha visto además que no existe una pérdida importante, en cuanto a la reproducción del comportamiento del baño, pasando desde el modelo 3D completo, al modelo slice. Por otra parte, una de las alternativas que se utiliza para lograr una mayor tasa de conversión es inyectar una mayor cantidad de aire a través de las toberas. En este trabajo se ha probado la inyección de aire a través de una segunda tobera en la parte inferior en del modelo slice, sumándose a la inyección lateral tradicional. Se ha inyectado por la tobera inferior mediante dos tasas de inyección y se comparado con la forma tradicional de inyección, encontrándose que es posible obtener un estado de agitación y mezcla mucho más propicio para el proceso de fusión-conversión, sin generar un comportamiento del baño que vaya en desmedro de la operación de la maqueta de CT y del posible desgaste acelerado de refractarios internos del CT real.

Doctor en Ingeniería Eléctrica / Hoy en día, la construcción de maquinaria y plantas industriales exigen soluciones de accionamiento con un diseño flexible y escalable. En sectores industriales como la petroquímica, la minería, la generación de energía, etc., existe una demanda de soluciones con alta eficiencia, seguridad integrada y respaldo de las compañías proveedoras. En este contexto, el Convertidor Multinivel Modular (MMC) ha aparecido como una opción prometedora para accionamientos de media tensión de alta potencia debido a sus características, como modularidad total, flexibilidad de control, niveles de media tensión, calidad de potencia y posible operación sin transformador. Por lo tanto, esta tesis discute la aplicación del MMC para accionamientos de máquinas. El modelado del MMC y sus sistemas de control asociados para esta aplicación son analizados ampliamente en este documento. Específicamente, se ha propuesto un nuevo modelado basado en coordenadas dq y su sistema correspondiente sistema de control para regular el valor instantáneo de las tensiones de los condensadores del MMC. Además, se ha propuesto la integración de los sistemas de control de la máquina y del MMC para mejorar el rendimiento general del sistema. Por ejemplo, se demostró que las corrientes circulantes requeridas durante bajas frecuencias ac se reducen al considerar la interacción de ambos sistemas de control. La efectividad de las estrategias de control propuestas se validó a través de extensos resultados experimentales, que se han publicado en dos artículos (IEEE Transactions on Industrial Electronics) y seis artículos de conferencia (indexados en la base de datos Scopus), así como contribuciones importantes en otros proyectos relacionados con el control de convertidores multinivel modulares. El prototipo utilizado se compone de 18 celdas de potencia. El sistema se controla utilizando un procesador de señales digitales y dos FPGAs. Un segundo MMC con 12 celdas de potencia también se usó para algunas pruebas, conformando una unidad Back-to-Back MMC. Se probó el rendimiento dinámico y en estado estable de las metodologías de control propuestas, considerando el arranque del MMC, cambios escalón tanto en el par y las corrientes de magnetización, rampas de velocidad, pruebas de cruce por velocidad cero, operación de rotor bloqueado, operación con flujo debilitado, diferentes condiciones de carga, manipulación de la tensión dc del MMC, etc. En todos los casos, el rendimiento alcanzado es consistente con los resultados esperados. Nowadays, machinery and plant construction are demanding drive solutions with flexible and scalable design. In industrial sectors such as petrochemical, mining, power generation, etc., there is a demand for solutions with high efficiency, integrated safety and support from the supplier companies. In this context, the Modular Multilevel Converter (MMC) has appeared as a promising option for high-power medium-voltage drives due to their characteristics, such as full modularity, control flexibility, medium-voltage levels, power quality and possible transformer-less operation. Thereby, this thesis discusses the application of the MMC as a machine drive. The modelling and control systems required for this application are extensively analysed and discussed in this document. Specifically, a novel dq-based modelling of the MMC and its associated control system has been proposed to regulate the instantaneous value of the MMC capacitor voltages. Additionally, the integration of the machine and MMC control systems has been proposed to enhance the performance of the overall system. For example, it was demonstrated that the required circulating currents during low-ac frequencies are reduced by considering the interaction of both control systems. The effectiveness of the proposed control strategies is validated through extensive experimental results, which have been published in two journal papers (IEEE Transaction on Industrial Electronics) and six conference papers (indexed in the Scopus database), as well as important contributions in other projects related to the control of modular multilevel converters. The downscaled prototype utilised is composed of 18 power cells. The system is controlled using a Digital Signal Processor and two Field Programmable Gate Arrays (FPGAs). A second MMC with 12 power cells was also used for some tests, conforming a Back-to-Back MMC-based drive. The dynamic and steady-state performance of the proposed control methodologies were tested, considering the MMC starting-up, step changes in both the torque and magnetising currents, speed-ramps, zero-speed crossing test, rotor-locked operation, flux-weakening operation, different loading conditions, manipulation of the input voltage of the MMC, etc. In all cases, the achieved performance is consistent with the expected results.

Partiendo de un conjunto de modelos de pequeña señal discretos, correspondientes a varios regímenes de trabajo de un convertidor continua-continua, una base de reglas borrosas se encarga, según esta propuesta, de realizar la generalización de la descripción dinámica de dicho sistema para cualquier punto de trabajo. Para la obtención del conjunto representativo de regímenes de dimensión óptima, se propone una metodología de selección. Este modelo generalizado permite plantear una propuesta de control de estos sistemas a partir de la selección por inferencia borrosa de la ganacia óptima de realizmentación basándose en el conjunto correspondiente de leyes de control locales. Para el lazo cerrado obtenido, se plantea una condición suficiente de estabilidad. Se ha realizado un estudio de aplicación de esta propuesta sobre el convertidos de topología Buck, comparándose los resultados de distintas pruebas con los obtenidos con otros esquemas de regulación, como el control en modo corriente, observándose notables mejoras en las prestaciones obtenidas con el controlador propuesto. / Carbonell Cortés, PJ. (1999). Técnicas de control borroso basadas en modelos locales aplicadas a convertidores dc/dc conmutados. Aplicación al convertidor buck [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4641

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Matemáticas Aplicadas. Ingeniero Civil Matemático / El convertidor teniente es un horno usado en el proceso de purificación del cobre, cuyo funcionamiento se basa en la inyección de aire enriquecido con oxígeno (a través de toberas) en un baño de material fundido, produciendo reacciones indispensables para su depuración y generando energía, la que es aprovechada para mantener los niveles de temperatura adecuados al interior del convertidor. Debido a la inyección de aire se produce un fenómeno de acoplamiento entre el chorro de burbujas y la oscilación presente en la superficie del baño, produciendo un fenómeno de resonancia el cual genera ondas de gran amplitud en la superficie, las que producen desgaste sobre las paredes internas del convertidor. Este desgaste acorta los tiempos de producción, ya que es necesario recubrir con nuevos ladrillos el interior del convertidor.\\ En esta tesis se proponen dos estrategias de control para prevenir y minimizar el oleaje en la superficie. En primer lugar se desarrolla un control retroalimentado con comportamiento robusto. Esta robustez permite el control usando modelos inciertos del sistema original, sin perder rendimiento ni estabilidad.\\ En segundo lugar se propone un control pasivo por medio de un segundo chorro de aire (una segunda tobera) el cual disminuye los modos de oscilación de gran amplitud, disminuyendo la energía de las oscilaciones sobre la superficie. Para ello se modela la interacción que hay entre la excitación de las ondas superficiales y la presencia de inyección de chorros de aire en el baño. Modelando un segundo chorro de burbujas es posible replicar datos experimentales en los que se logra estabilizar el oleaje por medio de una segunda tobera. / Este trabajo ha sido financiado por Codelco a través de la beca PiensaCobre

El objetivo general del presente trabajo de título es propone y evaluar una metodología de mantenibilidad de un control avanzado, con el objeto de mejorar la confiabilidad y disponibilidad del sistema de control avanzado; se espera con esto que la empresa pueda obtener mayores ganancias y reducir costos de mantención y soporte del sistema.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / En esta Tesis se presenta el uso de un control fraccionario proporcional-integral (FOPI) para convertidores de potencia, el cual es comparado con un control de orden entero proporcional-integral (PI), utilizado dentro del algoritmo de control vectorial, aplicadas a generadores síncronos de imanes permanentes (GSIP), operando con una red a frecuencia constante, interconectados mediante dos convertidores de potencia en una topología Back-To-Back (BTB). La idea de esta estrategia es transformar corrientes y voltajes en un marco de referencia giratorio (dq), donde las corrientes controladas son constantes en estado estacionario y posteriormente transformar las salidas de los controladores (FOPI y PI) en marco de referencia fijo (αβ) entregadas a un algoritmo de Modulación de Espacio Vectorial (SVM) que se encarga de generar los ciclos de trabajo necesarios para la conmutación de los elementos semiconductores que conforman los convertidores. El control del convertidor del lado GSIP tiene como objetivo principal el control de velocidad de la maquina eléctrica, mientras que el convertidor en lado de la red es, mantener el nivel de voltaje en el enlace de corriente continua (Dc-Link) que interconecta ambos convertidores. El sistema de control es tratado en el contexto de recuperación de energía en un mineroducto, pensado en que el sistema de control pueda tener la capacidad de realizar el mismo trabajo de las estaciones de choque, encargadas de mantener la velocidad de la pulpa mineral que transporta, sin embargo con este tipo de sistemas propuesto se podría recuperar parte del potencial energético disponible en el sistema y, emplearla de alguna manera más eficiente, proponiendo en este trabajo que sea conectada a una red eléctrica, buscando de esta manera que el sistema propuesto pueda ser una alternativa que cumpla la función de las estaciones disipadoras y además la recuperación de energía, aprovechando las ventajas de los controladores de orden fraccionario. Cabe mencionar que en este documento solo trata lo correspondiente a la parte de control del sistema eléctrico. El estudio de comparación se realiza a nivel de simulación mediante el uso de programas computacionales Matlab-Simulink y Plecs, para los sistemas de control y los sistemas eléctricos respectivamente. Para determinar los escenarios de simulación del sistema se toma en cuenta los posibles escenarios que pueda presentarse en el mineroducto, siendo estos, una prueba sin posibles cambios en el torque de entrada, dos más cuando sufre cambios de +15% y -15% de la entrada nominal, una más cuando la entrada del sistema se torna de forma oscilante entre ±15%, en la última de las simulaciones se realizan combinación de controladores FOPI y PI dentro del algoritmo de control.

[EN] New objectives for energy generation from renewable sources have led to an increase in not only installed, but also planned off-shore wind power plants. These facilities are located in particularly favourable geographical area like the North Sea due to their proximity to the coast and the shallowness of these bodies of water. The evacuation of the energy produced by the off-shore wind power plants to the transmission networks poses a technological challenge, and reliable and robust marine facilities have been due to. When distance to the shore is more than 60 km, HVDC links have proved to be the most cost-effective solution. The first option for converters was the line commutated ones (LCC). However, voltage source converter (VSC) has gained the most ground. But these are not the sole true alternatives. Taking into consideration both wind turbines and their connection to the HVDC link, control strategies that allow the use of other types of converters can be set, such as uncontrolled diode bridge rectifiers (DR). Some advantages of using this type of converter are the reduction in conduction losses, the reduction in installation costs and increased reliability. This theoretical solution in likely to be marked in the hands of the company SIEMENS, who has already announced that the first units will go on sale as early as 2016. Networks are becoming more extensive and now the interconnection of more than two points is necessary. Multiterminal systems have naturally emerged as a response to the needs of today's networks, increasing the flexibility and reliability of transmission systems. The facilities currently designed are using VSC converters. However if the connecting points already in service are to be expanded, it is necessary to consider hybrid multiterminal systems combining several technologies. This thesis proposes HVDC-DR-VSC hybrid system for connecting offshore wind plants to on-shore network (point-to-point link), and the connection of HVDC-DR stations to HVDC multiterminal networks. For this purpose components of both systems have been described and modelled, and control strategies have been proposed for proper operation, both in steady state and transient. Protection systems have also been envisaged for short circuits, in either marine and terrestrial network transmission grid or in HVDC link. Furthermore models and control strategies have been validated by PSCAD simulations and the corresponding analysis of small signal stability. Based on studies performed it can be concluded that the proposed hybrid multiterminal system is robust and stable; able to be integrated into transmission networks, offering support tasks to the network and achieving a reduction in the cost of traditional offshore wind farms. Optimization criteria has been used to calculate the distribution of currents between the VSC converters controlling voltage, meaning that losses are minimized in submarine cables. The calculation has been extended to the case of a n terminals network for both radial and meshed configuration. In the radial case, voltage control has been performed so that the optimum distribution is maintained without communications between terminals even if the operating point changes. The results obtained using wind turbines with permanent magnet synchronous generators can be extended to variable speed wind turbines with full power converters, which are known as Type 4. / [ES] Debido a los objetivos recientes de generación de energía a través de fuentes renovables, se ha producido un aumento de la potencia eólica de los parques marinos, tanto instalada como en proyecto. Estas instalaciones están localizadas en zonas geográficas particularmente favorables, como las del Mar del Norte, debido a la proximidad de la costa y la escasa profundidad de sus aguas. La evacuación de la energía de los parques eólicos marinos a las redes de transporte se convierte en un reto tecnológico buscando instalaciones fiables y robustas. Para distancias a la costa de más de 60 km, la opción más económica ha resultado ser las líneas de alta tensión en continua (HVDC). La opción que cuenta con más experiencia son los convertidores conmutados por red (LCC), aunque actualmente ganan terreno los convertidores de conmutación forzada, controlados por fuente de tensión (VSC). Pero éstas no son las únicas alternativas. Considerando los aerogeneradores que conforman el parque eólico y su conexión al enlace HVDC de forma conjunta, se pueden establecer estrategias de control que permitan el uso de otros tipos de convertidores, como son los rectificadores no-controlados con puentes de diodos (DR). Algunas de las ventajas del uso de este tipo de convertidor son la disminución en las pérdidas de conducción, la reducción en los costes de instalación y el aumento en la fiabilidad. Esta solución teórica verá pronto la luz en el mercado de la mano de la empresa SIEMENS, quien ya ha anunciado que las primeras unidades se pondrán a la venta en el año 2016. Las redes HVDC se están haciendo cada vez más extensas y es necesaria la interconexión de más de dos puntos surgiendo de forma natural los sistemas multipunto, más flexibles y fiables. Las instalaciones actualmente diseñadas están utilizando convertidores VSC. No obstante si se pretende extender estas redes conectándolas con puntos ya en servicio es necesario considerar los sistemas multipunto híbridos, donde convivan varias tecnologías. En la presente tesis se propone un sistema híbrido HVDC-DR-VSC para el conexionado de plantas eólicas marinas (enlace punto-a-punto), así como el conexionado de estaciones HVDC-DR a redes HVDC multipunto. Para ello se han descrito y modelado los componentes de ambos sistemas y se han propuesto estrategias de control para su correcto funcionamiento, tanto en régimen permanente como transitorio. También se han propuesto protecciones contra cortocircuitos, tanto en la red marina como en la red terrestre de transporte, o en el enlace HVDC. Los modelos y las estrategias de control se han validado mediante simulación con PSCAD y con los correspondientes análisis de estabilidad en pequeña señal. Tras todos los estudios realizados se puede concluir que el sistema multipunto híbrido propuesto es robusto y estable, capaz de integrarse en las redes de transporte ofreciendo funciones de soporte y posibilitando una reducción en los costes de las instalaciones eólicas marinas tradicionales. En el reparto de las corrientes entre los convertidores VSC que controlan la tensión continua se han utilizado criterios de optimización que minimizan las pérdidas en los cables submarinos. El cálculo se ha extendido al caso de una red de n terminales, tanto para la configuración radial como mallada. En el caso radial el control mantiene el reparto óptimo sin necesidad de comunicaciones entre los terminales, aún cambiando el punto de funcionamiento. Los resultados obtenidos utilizando aerogeneradores con máquina síncrona de imanes permanentes se pueden extender a aerogeneradores de velocidad variable con convertidores de plena potencia, los denominados Tipo 4. / [CA] A causa dels objectius recents de generació d'energia a través de fonts renovables, s'ha produït un augment de la potència eòlica dels parcs marins, tant de la potència instal.lada com de la que està en projecte. Aquestes instal.lacions estan localitzades en zones geogràfiques especialment propícies, com ara les del Mar del Nord, degut a la seua proximitat amb la costa i l'escassa profunditat de les aigües. L'evacuació de la energia dels parcs eòlics marins a les xarxes de transport es converteix en un repte tecnològic, buscant instal.lacions marines fiables i robustes. Quan la distància a la costa supera els 60 km, l'opció que ha resultat més econòmica són les línies d'alta tensió contínua (HVDC). L'opció amb més experiència son els convertidors commutats per xarxa (LCC) encara que actualment van guanyant terreny els convertidors de commutació forçada, controlats per font de tensió (VSC). Però aquestes no són les úniques alternatives. Si considerem els aerogeneradors i la connexió al enllaç HVDC de forma conjunta, es poden establir estratègies de control que permeten l'ús d'altres tipus de convertidors, com ho són els rectificadors no controlats en pont de díodes (DR). Els avantatges d'aquest tipus de convertidor són la disminució en les pèrdues de conducció, la reducció en els costos d'instal.lació i l'augment en la fiabilitat. Aquesta solució teòrica veurà prompte la llum en el mercat de la mà de l'empresa SIEMENS, qui ja ha anunciat que les primeres unitats es posaran a la venda l'any 2016. Les xarxes HVDC s'estan fent cada vegada més extenses i és necessària la interconnexió de més de dos punts. Sorgeixen llavors de forma natural els sistemes multipunt, augmentant la flexibilitat i fiabilitat dels sistemes de transmissió. Actualment, les instal¿lacions dissenyades estan utilitzant convertidors VSC. No obstant això, si es pretén estendre aquestes xarxes connectant-les amb punts ja en servei, és necessari considerar els sistemes multipunt híbrids, on convisquen diverses tecnologies. En la present tesi es proposa un sistema híbrid HVDC-DR-VSC per ala connexió de plantes eòliques marines (enllaç punt-a-punt) així com la connexió d'estacions HVDC-DR a xarxes HVDC multipunt. Per a això s'han descrit i modelitzat els components d'ambdós sistemes, i s'han proposat estratègies de control per al funcionament correcte, tant en règim permanent com transitori. També s'han proposat proteccions per a curtcircuits, tant en la xarxa marina com en la xarxa terrestre de transport, o en l'enllaç HVDC. Els models i les estratègies de control s'han validat per mitjà de simulació amb PSCAD i amb les corresponents anàlisis d'estabilitat en xicoteta senyal. Després de tots els estudis realitzats es pot concloure que el sistema híbrid multipunt proposat és robust i estable, capaç d'integrar-se en xarxes de transport, i d'oferir funcions de suport a la xarxa i possibilitar una reducció en els costos de les instal¿lacions eòliques marines tradicionals. En el repartiment dels corrents entre els convertidors VSC que controlen la tensió contínua s'han utilitzat criteris d'optimació, de manera que es minimitzen les pèrdues en els cables submarins. El càlcul s'ha estès al cas d'una xarxa de n terminals, tant per a la configuració radial com mallada. En el cas el control manté el repartiment òptim sense necessitat de comunicacions entre els terminals i encara que canvie el punt de funcionament. Els resultats obtinguts utilitzant aerogeneradors amb màquina síncrona d'imants permanents es poden estendre a aerogeneradors de velocitat variable amb convertidors de plena potència, els denominats de tipus 4. / Bernal Pérez, SI. (2015). Integración híbrida multipunto en el sistema eléctrico de grandes parques eólicos marinos a través de redes de alta tensión en continua [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59408

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / En la actualidad, el estudio de generación de electricidad por medio del recurso eólico es de gran importancia, por presentarse como solución para disminuir la contaminación ambiental al reemplazar los sistemas eléctricos a base de generación convencional por energía limpia. También, por constituir una vía de desarrollo para la sociedad al comunicarlo con la tecnología del mundo moderno. Sin embargo, debido a las dificultades que existen para realizar investigaciones de energía eólica con generadores reales, es necesario implementar prototipos que sean capaces de emular, aerogeneradores que serán utilizados en el trabajo de laboratorio. En este trabajo, mediante la técnica Hardware in the Loop , se logra en base a datos reales, emular el comportamiento de una turbina eólica en la plataforma de desarrollo Matlab/Simulink a través del sistema embebido que constituye el conversor de potencia en configuración Back-To-Back contenido en la unidad Triphase PM5F60R. Considerando perfiles de viento de distinta variabilidad con distintos valores medios y con un nivel de detalle adecuado de ingeniería, se estudia el desempeño de los sistemas de control correspondientes al aerogenerador, como: Pitch control y el algoritmo MPPT. En los cuáles se efectúan cambios en algunos parámetros importantes que caracterizan a las turbinas eólicas tales como: inercia, radio del aspa, curva aerodinámica, entre otros. Por otro lado, por medio de estrategias de control de corriente, basadas en múltiples controladores resonantes y amortiguamiento activo se logra compensar las resonancias causadas por los filtros LCL, inyectar corrientes con baja distorsión armónica y entregar potencia activa y reactiva variable a la red. Es así que, en este trabajo se identifican principalmente los siguientes aportes: Debido a que los aerogeneradores varían según su capacidad y modelo; mediante la técnica Hardware In The Loop ; se logra la emulación del aerogenerador y evita el uso de un aerogenerador real, otorgando flexibilidad en el diseño del mismo y su control. Así también, las estrategias de control de corriente por medio de controladores resonantes y metodología Active Damping, permite inyección de corriente a la red con baja distorsión armónica. Finalmente, la plataforma experimental implementada logra presentar un escenario cercano a la realidad de un sistema de generación eólica con conexión a la red por medio de un interface de electrónica de potencia. Su importancia radica debido a la validación de los resultados experimentales, en la habilidad para testear cada uno de los componentes que conforman el sistema implementado y realizar futuras investigaciones a cada uno de ellos de manera rigurosa. Así como también, es objeto de integración a otros sistemas, como por ejemplo, al de una micro-red en operación modo isla y modo red por medio de Droop Control.