Grupo de Sistemas Electrónicos Industriales
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- PublicationDesarrollo de un equipo electrónico mediante sistemas empotrados basados en Beagle Bone y comunicaciones vía Ethernet para la gestión de los flujos de energía en tiempo real en instalaciones eléctricas(Universitat Politècnica de València, 2020-07-01) Fenollosa Sánchez, Raúl; Figueres Amorós, Emilio; González Medina, Raúl; Dpto. de Ingeniería Electrónica; Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial; Grupo de Sistemas Electrónicos Industriales[ES] Los hábitos de consumo energético tienden a cambiar constantemente y, en consecuencia, el sistema eléctrico actual debe evolucionar en consonancia para adaptarse y hacer frente a estos cambios. Este TFM tiene como objetivo el diseño y la implementación de un sistema electrónico de supervisión y gestión de la energía consumida por instalaciones eléctricas que integran el uso de generación distribuida, elementos de almacenamiento de energía y la programación de horarios para el consumo de las cargas, todo ello orientado a reducir de manera significativa la dependencia del consumo en los momentos críticos de la red denominados punta . Comúnmente estos sistemas se conocen como Gestores de Energía o EMS (Energy Management Systems). El equipo construido permitirá monitorizar y controlar los flujos de energía en instalaciones domésticas e industriales en un rango muy amplio de potencia. La implementación física del equipo se realizará sobre dispositivos Beagle Bone y la comunicación con los nodos a supervisar se realizará mediante Ethernet. Este TFM se subdivide en dos partes, la primera que consistirá en el desarrollo de una herramienta que determina las consignas de gestión del sistema de acuerdo con unos ciertos criterios de optimización. Y una segunda parte, en la que se desarrollará el equipo electrónico y las comunicaciones que permitan la monitorización y el almacenamiento de los datos en tiempo real sobre los consumos, la generación fotovoltaica y el estado de las baterías, para que, a su vez mediante un algoritmo, se generen las consignas de control para cada uno de estos elementos y el sistema pueda funcionar de manera autónoma y eficiente. Todo ello será controlado por una unidad de control que dispondrá de un interfaz gráfico donde el usuario podrá interactuar de manera activa y visualizar los posibles cambios ante diferentes acontecimientos.
- PublicationProyecto de instalación fotovoltaica sobre suelo de inyección a red de 17,1MWp en Relleu, Alicante(Universitat Politècnica de València, 2024-07-17) Martínez Mira, Raúl; Patrao Herrero, Iván; Dpto. de Ingeniería Electrónica; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial; Grupo de Sistemas Electrónicos Industriales[ES] El presente Trabajo de Fin de Máster (TFM) consiste en el diseño, dimensionamiento y planteamiento de una instalación fotovoltaica de inyección a red sobre suelo, elaboración del presupuesto y análisis de la viabilidad económica de mismo, situado en un municipio de la provincia de Alicante (Relleu). El proyecto se desarrollará en una parcela en la que tendrá un mínimo impacto ambiental, y supondrá un gran avance en la producción de energía limpia y obtenida de manera sostenible para el municipio, que servirá como referencia para proyectos similares. Para la realización de dicho proyecto, se elaborará un estudio de diferentes alternativas de componentes y diferentes formas de transformar la energía: una primera que consiste en el empleo de inversores centralizados y una segunda forma en emplear inversores de string. Se analizarán las diferentes ventajas que nos ofrece una configuración u otra, y de forma razonada se seleccionará la mejor opción de las dos. Una vez seleccionada la forma en la que se transformará la energía producida por la instalación, se procederá al cálculo en detalle de la parte eléctrica, que abarcará desde los módulos hasta su conexión con el centro de seccionamiento del proyecto, desde el cual se conectará con la subestación eléctrica para la elevar la tensión e inyectarla a la red eléctrica por la que servirá de suministro a los municipios de alrededor. Por último, se elaborará un presupuesto del proyecto con el que se analizará la viabilidad económica de este.
- PublicationDisseny de l'electrònica de potència d'una motoserra elèctrica de 2,5 kW per alimentar un motor brushless amb bateries de 36 V(Universitat Politècnica de València, 2023-11-02) Segarra Balaguer, Martí; González Medina, Raúl; Figueres Amorós, Emilio; Dpto. de Ingeniería Electrónica; Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial; Grupo de Sistemas Electrónicos Industriales[CA] Durant els darrers anys s¿han començat a substituir aparells amb motor de combustió, per aparells elèctrics capaços de realitzar les mateixes funcions. Aquesta transformació es duu a terme tant per temes mediambientals com per qüestions de millora tecnològica. En el camp de la maquinaria agrícola, en el que s¿inclouen les motoserres, aquesta transformació està tenint lloc des de fa uns anys, però té lloc principalment en aparells de potències reduïdes. L¿objectiu últim que es persegueix en el projecte és dissenyar i construir una motoserra elèctrica de 2,5 kW amb bateries de 36 V, que és una potència relativament elevada. No obstant això, voler completar tot el projecte seria un objectiu massa ambiciós. Per tant, l¿abast d¿aquest treball és el disseny de la part elèctrica i electrònica, el qual requereix realitzar un estudi previ dels requeriments de la màquina. En el treball es realitza un estudi per a conèixer les característiques que han de complir els diferents components de la motoserra, per a què tant la part mecànica com l¿elèctrica funcionen conjuntament. A continuació, s¿elegeix el motor elèctric que compleix les especificacions per a tallar fusta. Amb el motor es dissenya el control per a obtenir el funcionament desitjat i es simula el conjunt. Seguidament, es dissenya i dimensiona l¿electrònica de potència necessària per a controlar el motor a partir de les simulacions realitzades. A més, s¿elegeixen els components addicionals per què l¿electrònica de potència funcioni. Finalment, es dissenya la placa de circuit imprès (PCB) que conté tots els components electrònics de la motoserra.
- PublicationQuantitative appearance comparison of BIPV products to existing building materials(Universitat Politècnica de València, 2023-10-17) Morenilla Murillo, Pedro José; Patrao Herrero, Iván; Thorsteinsson, Sune; Babin, Markus; Dpto. de Ingeniería Electrónica; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial; Grupo de Sistemas Electrónicos Industriales[ES] Un objetivo común del diseño de sistemas de PV integrados en edificios (BIPV) es "ocultar" los PV en techos o fachadas de edificios imitando la apariencia de materiales de construcción existentes. En la práctica, sin embargo, puede ser difícil proporcionar objetivos específicos para que los nuevos productos cumplan o mostrar qué tan bien un producto BIPV se adapta a un material de construcción convencional. Las propiedades complejas de reflexión de los materiales pueden ser evaluadas mediante mediciones de la función de distribución de reflectancia bidireccional (BRDF) utilizando un gonioreflectómetro. Medir productos BIPV y materiales de construcción tradicionales (tejas de arcilla, revestimientos de fachadas, etc.) permite la comparación cuantitativa de sus cualidades de coincidencia de apariencia. Las tareas específicas del proyecto incluyen: ¿ Identificar una matriz de pruebas de materiales de BIPV y revestimiento ¿ Adquirir y analizar las mediciones BRDF de los materiales de construcción seleccionados y productos BIPV utilizando un gonioreflectómetro ¿ Comparar las mediciones con datos existentes ¿ Determinar los parámetros para describir las cantidades de coincidencia de apariencia de los productos BIPV ¿ Preparar recomendaciones para mejorar las características de coincidencia de apariencia de los productos BIPV Después del proyecto, el estudiante habrá adquirido experiencia en mediciones BRDF, así como en análisis y difusión de datos complejos.
- PublicationDesarrollo de un demostrador de comunidades energéticas(Universitat Politècnica de València, 2023-09-19) Carreño Ferreres, Lara; Patrao Herrero, Iván; Chalal, Lamine; Dpto. de Ingeniería Electrónica; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial; Grupo de Sistemas Electrónicos Industriales[ES] La humanidad se encuentra ante el desafío de abordar tanto la crisis climática como la energética, los cuales son problemas significativos a nivel global. El modelo de abastecimiento de energía eléctrica actual consiste en un modelo centralizado, donde las centrales nucleares, térmicas mediante combustibles fósiles, etc. Producen potencia la cual es enviada a los centros de transformación y red de distribución que posteriormente enviará la potencia eléctrica a los consumidores. Las comunidades energéticas son una forma de distribución de energía descentralizada donde un grupo de personas o empresas pueden colaborar conjuntamente para producir, distribuir, almacenar y consumir energía mediante energías renovables. Entonces, el objetivo de este trabajo, por una parte, es desarrollar una plataforma para visualizar el funcionamiento de una comunidad energética mediante el programa SCADA. Por otra parte, estudiar y emular el funcionamiento de dicha comunidad mediante bancos de ensayo que simulan la operación de dos instalaciones fotovoltaicas de 1500 W y dos instalaciones eólicas de 800 W. Así como cuatro consumidores, simulados mediante resistencias variables. Además, para que los ensayos sean lo más realistas posibles, se toman los datos meteorológicos de dos estaciones situadas en el techo de la ICAM (Lille) y Lambersart a dos kilómetros de distancia. Una vez finalizados estos objetivos, se dimensionará una instalación fotovoltaica en el techo de la ICAM mediante baterías que pueda cumplir con las necesidades de dicha universidad y suponga un actor para una comunidad energética en dicho barrio.
- PublicationDiseño e implementación de un inversor híbrido multietapa de 30 KVA con semiconductores de carburo de silicio para la conexión de paneles fotovoltaicos y baterías a la red(Universitat Politècnica de València, 2024-09-27) Mur Pascual, Arturo; González Medina, Raúl; Dpto. de Ingeniería Electrónica; Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño; Grupo de Sistemas Electrónicos Industriales[ES] El trabajo que se plantea en este TFM se enmarca en dos iniciativas financiadas por la Unión Europea llamadas iStormy e Islander. Se trata de un proyecto de investigación para desarrollar un sistema de híbrido de baterías, en el primer caso; y un Sistema de Baterías más un Sistema Fotovoltaico, para el segundo caso. En este TFM se diseñará e implementará un inversor multietapa trifásico con semiconductores de carburo de silicio para la conexión a la red europea (400 VRMS, 50 Hz) de paneles fotovoltaicos y baterías. La etapa de conexión a la red tendrá una potencia aparente de 30kVA. El inversor dispondrá de cuatro entradas/salidas de corriente continua y 15kW cada una, a la que se podrán conectar paneles fotovoltaicos o baterías y que funcionarán entre 200 V y 650 V.
- PublicationDiseño e implementación de un inversor trifásico de 3 kW basado en módulos inteligentes de potencia para excitación de motores en electrodomésticos(Universitat Politècnica de València, 2019-10-21) Segura del Pino, Jorge; Garcerá Sanfeliú, Gabriel; González Medina, Raúl; Dpto. de Ingeniería Electrónica; Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial; Grupo de Sistemas Electrónicos Industriales[ES] En este Trabajo Fin de Máster se ha llevado a cabo el diseño y construcción de un inversor trifásico de 3 kW basado en módulos inteligentes de potencia para alimentar motores utilizados en electrodomésticos. El diseño teórico se ha basado en la utilización del software especializado en circuitos electrónicos PSIM. A través de simulaciones de diferentes circuitos se han logrado dimensionar de manera óptima todas las etapas que componen este equipo: circuito de precarga, circuito Chopper de frenado, rectificador, bus de DC-Link con filtro de tipo LC, inversor, medición de tensión del bus DC y sensado de corriente de salida AC, adaptación de señales de velocidad de giro leídas a través de un encoder e interface y comunicación con una placa de evaluación de un microcontrolador. El prototipo se ha diseñado con los programas Orcad Capture (esquemáticos) y Orcad PCB Editor (PCB). Este diseño se ha finalizado con la fabricación y montaje de todos los elementos que componen el prototipo.
- PublicationDiseño de los convertidores electrónicos de la cadena de tracción de un kart eléctrico de 20 kW con dos motores BLDC independientes en el eje trasero(Universitat Politècnica de València, 2022-10-06) García Ortega, Alejandro; González Medina, Raúl; Dpto. de Ingeniería Electrónica; Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño; Grupo de Sistemas Electrónicos Industriales[ES] Cada vez son más las competiciones de vehículos de altas prestaciones cuyo tipo de propulsión pasa de ser del tradicional motor de combustión interna a una cadena de tracción puramente eléctrica. Un caso de reciente implantación en el año 2021 es el Open España eKarting cuyo objetivo es la puesta a prueba de un kart eléctrico en fase de desarrollo. El sistema de transmisión de dicho kart es de 1 único motor eléctrico que acciona el eje trasero. En el presente TFM se diseñan los convertidores electrónicos de la cadena de tracción de un kart eléctrico con dos motores BLDC de 10 kW en el eje trasero. La potencia total es 20 kW, similar a los del Open España eKarting y es capaz de proporcionar picos de potencia superiores a 30 kW. Cada motor acciona una rueda trasera de forma independiente y está controlado por su convertidor de potencia correspondiente. El diseño consiste, en primer lugar, en una búsqueda de motores que se ajusten a las especificaciones de potencia. Posteriormente, conocidas las especificaciones del motor, se obtendrán los requerimientos de tensión y corriente en el convertidor de potencia y se comprobarán mediante simulación. Finalmente se concluye el diseño de los convertidores con la selección e integración de sus componentes físicos. De esta manera, lo que se persigue en el trabajo por parte del alumno es la culminación de los conocimientos adquiridos durante el último curso del Máster en Ingeniería Industrial en un entorno real de diseño con el componente innovador motivador de tratarse de un caso de aplicación poco frecuente que constituye un reto para el estudiante.
- PublicationDiseño e implementación de seguridad funcional en un sistema de gestión de batería 60V-20Ah para uso industrial y en automoción conforme a sus respectivos estándares de seguridad funcional(Universitat Politècnica de València, 2023-10-31) Quintana Bea, Diego; Figueres Amorós, Emilio; González Medina, Raúl; Rodríguez Vilamitjana, Enric; Dpto. de Ingeniería Electrónica; Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial; Grupo de Sistemas Electrónicos Industriales[ES] En los últimos años, el uso de sistemas electrónicos ha aumentado exponencialmente en un variado y amplio campo de aplicaciones. Este aumento de importancia ha ido de la mano de un aumento considerable en complejidad y criticidad, que puede comportar un aumento de fallos y comportamientos indeseados que, en algunos casos, puedan llegar a poner en peligro la seguridad de los usuarios. Como respuesta a esto, se han desarrollado una serie de normativas y estándares, cuya intención es controlar la cantidad de fallos y sus efectos, de tal manera que el riesgo residual de producirse una situación de peligro sea lo suficientemente bajo. Un claro ejemplo de sistema electrónico cuyos fallos puedan desencadenar una situación de potencial peligro para los usuarios es un sistema de gestión de batería (BMS). Este tipo de sistema se encarga de controlar y supervisar las baterías de tal manera que se encuentren dentro del área de operación segura. Un fallo en la supervisión del estado de la batería podría hacer funcionar la batería fuera del área segura de operación, pudiendo llegar a incendiarse la batería. El objeto del presente trabajo consiste en desarrollar un BMS implementando los conceptos de seguridad funcional acorde al correspondiente estándar de seguridad funcional, siguiendo el proceso completo que se define y finalmente comprobar que el sistema ha conseguido el nivel de seguridad funcional deseado.
- PublicationProyecto de instalación solar fotovoltaica de 1.48 MWp sobre el dique Príncipe Felipe en el puerto de Valencia(Universitat Politècnica de València, 2024-06-20) Batuecas Lacasa, Álvaro; Patrao Herrero, Iván; Liberos Mascarell, María Antonia; Dpto. de Ingeniería Electrónica; Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial; Grupo de Sistemas Electrónicos Industriales[ES] El presente TFM tiene como objetivo el análisis y diseño de una planta fotovoltaica sobre el dique Príncipe Felipe en el Puerto de Valencia, con una potencia nominal de 1480 kW. Toda la energía eléctrica generada por esta instalación será consumida por el propio Puerto de Valencia, es decir, no habrá excedentes que sean vertidos a la red. La primera parte del proyecto se centrará en una exposición de la situación y de los diferentes elementos que compondrán la instalación fotovoltaica, desde los módulos fotovoltaicos escogidos hasta los centros de transformación necesarios para evacuar la energía eléctrica al anillo de media tensión ya existente en el puerto. A continuación, se abordarán los cálculos justificativos tanto del diseño de la disposición de la instalación, su análisis energético y el dimensionado de todos sus componentes, abarcando el número de strings, de inversores, la sección del cableado tanto de la parte de corriente continua como de corriente alterna, y las protecciones de cada tramo, incluyendo también la parte de media tensión. Con el cálculo de las protecciones se pretende garantizar la seguridad de la instalación frente a problemas de sobreintensidades y sobretensiones. De la misma manera, se realizarán los cálculos de puesta a tierra de la instalación para justificar y garantizar la seguridad de las personas frente a contactos indirectos. Para finalizar la fase de diseño del trabajo, se expondrán los tipos de mantenimiento que son necesarios en este tipo de instalaciones fotovoltaicas, con algunas de las tareas más comunes que se tendrán que llevar a cabo. Después de toda la fase de diseño, se adjuntará en el trabajo un presupuesto y un estudio económico en el que se puede comprobar la viabilidad del proyecto. Además, el proyecto incluirá un anexo de planos que sirve de apoyo para entender y visualizar la instalación y los elementos que se están calculando y diseñando. Finalmente, se incluirá un apartado de conclusiones en el que, gracias a toda la información y aprendizaje adquirido durante el periodo de preparación de este trabajo final de máster, se realizará una pequeña reflexión.
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