Aprèn - José Ignacio Candela García

Aquest projecte busca la representació i estudi de motors elèctrics síncrons d'imants permanents interiors col·locats en V (PMSM) mitjançant el desenvolupament d'un programa propi en Python i el programa d'elements finits FEMM. El programa propi compta amb una interfície per a la introducció de les dades del motor per l'usuari, el codi per al dimensionament del motor, la interacció entre Python i FEMM, una interfície per mostrar la placa de característiques, una altra interfície per mostrar les corbes característiques i un arxiu de text amb les dimensions constructives de la màquina. Amb les dades introduïdes per l'usuari en la interfície es dimensiona el motor d'acord amb el mètode de dimensionament per parell i velocitat, a més del circuit magnètic equivalent del motor. Després d'això, el programa dibuixa la màquina en l'espai de treball de FEMM i ho simula per a extreure resultats mitjançant l'estudi d'elements finits. Amb aquestes dades obtingudes s'elabora, una placa de característiques, una interfície amb les corbes característiques i un fitxer de text amb totes les dimensions constructives del motor. Una vegada acabat el càlcul, l'usuari pot introduir noves dades en la interfície inicial per a l'estudi d'un altre motor de distinta geometria i característiques. El programa propi és capaç de dur a terme l'estudi de motors amb un rang d'1 a 10 parells de pols i una potència màxima de 37 kW. Els resultats obtinguts s'han ordenat en diferents nivells: Placa de característiques: informació necessària per a l'alimentació del motor i el seu comportament en condicions nominals. Corbes característiques: informació addicional per conèixer el comportament del motor en diferents situacions d'alimentació. Fitxer de text amb les dimensions constructives: informació detallada sobre les dimensions de les diferents parts que configuren la màquina.

Este proyecto busca la representación y estudio de motores eléctricos síncronos de imanes permanentes interiores colocados en V (PMSM) mediante el desarrollo de un programa propio en Python y el programa de elementos finitos FEMM. El programa propio cuenta con una interfaz para la introducción de los datos del motor por el usuario, el código para el dimensionado del motor, la interacción entre Python y FEMM, una interfaz para mostrar la placa de características, otra interfaz para mostrar las curvas características y un archivo de texto con las dimensiones constructivas de la máquina. Con los datos introducidos por el usuario en la interfaz se dimensiona el motor de acuerdo con el método de dimensionado por par y velocidad, además del circuito magnético equivalente del motor. Tras esto, el programa dibuja la máquina en el espacio de trabajo de FEMM y lo simula para extraer resultados mediante el estudio de elementos finitos. Con estos datos obtenidos se elabora, una placa de características, una interfaz con las curvas características y un fichero de texto con todas las dimensiones constructivas del motor. Una vez acabado el cálculo, el usuario puede introducir nuevos datos en la interfaz inicial para el estudio de otro motor de distinta geometría y características. El programa propio es capaz de llevar a cabo el estudio de motores con un rango de 1 a 10 pares de polos y una potencia máxima de 37 kW. Los resultados obtenidos se han ordenado en distintos niveles: Placa de características: información necesaria para la alimentación del motor y su comportamiento en condiciones nominales. Curvas características: información adicional para conocer el comportamiento del motor en diferentes situaciones de alimentación. Fichero de texto con las dimensiones constructivas: información detallada sobre las dimensiones de las diferentes partes que configuran la máquina.

The aim of this project is the representation and study of V-shaped interior permanent magnet synchronous motors (PMSM) by developing a program in Python and the finite element program FEMM. The program has an interface for the introduction of the motor data by the user, the code for the motor sizing, the interaction between Python and FEMM, an interface to display the nameplate, another interface to display the characteristic curves and a text file with the constructive dimensions of the machine. The interface uses data entered by the user to size a motor according to the torque and speed sizing method, as well as the equivalent magnetic circuit of the motor. After this, the program draws the machine in the FEMM workspace and simulates it to extract results by the finite element study method. With the data obtained the program generates a nameplate, an interface with the characteristic curves, and a text file with all the constructive dimensions of the motor. Once the calculation is finished, the user can enter new data in the initial interface for the study of another motor with different geometry and characteristics. The program is capable of carrying out the study of motors with a range of 1 to 10 pole pairs and a maximum power of 37 kW. The results obtained have been organized in different levels: Nameplate: information necessary for the motor power supply and its behavior under nominal conditions. Characteristic curves: additional information showing the behavior of the motor in different power supply situations. Text file with the constructive dimensions: detailed information about the dimensions of the different parts that make up the machine.

Estudio y diseño de transfomadores de intensidad para protección

Master thesis (pre-Bologna period)

Blanco Castro, Alex

Tutor / Supervisor: Candela García, José Ignacio

Publication date: 2024

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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Estudio de la implementación de un Unified Power Quality Conditioner (UPQC) con almacenamiento de energía

Master thesis

Safta, Siegfried-Cristian

Tutor / Supervisor: Candela García, José Ignacio; Rocabert Delgado, Joan

Publication date: 2024

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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Projecte remodelació de les instal·lacions de mitja tensió d'una estació de tractament d'aigua potable al Llobregat

Bachelor thesis

Rodríguez González, Alberto

Tutor / Supervisor: Candela García, José Ignacio

Publication date: 2023

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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Modeling and characterization of a PMSM and implementation in a racing e-motorcycle

Bachelor thesis

Manso Bagnara, Lucas

Tutor / Supervisor: Candela García, José Ignacio; Romero Durán, David

Publication date: 2023

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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Embedded within the Motospirit ESEIAAT project, this work aims to implement a permanent magnet synchronous motor (PMSM) in a commercial controller manufactured by BorgWarner. To achieve this, a study of PMSM and Field-Oriented Control (FOC) methodology is conducted. Two methods are then proposed to parameterize the motor: empirically and based on the data provided by the competition. Subsequently, a software model is created to obtain an order of magnitude for the values used with real components. Finally, the complete configuration of an industrial inverter is carried out to enable efficient and effective operation of the motor.

Inclòs dins del projecte Motospirit ESEIAAT, aquest treball té com a objectiu la implementació d'un motor síncron de imants permanents (PMSM) en un controlador comercial fabricat per Borg Warner. Per aconseguir-ho, primer es realitza un estudi dels PMSM i la metodologia de control per Field-Oriented Control (FOC). Seguidament, es proposen dos mètodes per parametritzar el motor: de manera empírica i basant-se en les dades ofertes per la competició. Després, es crea un model en software que permeti obtenir un ordre de magnitud dels valors amb els quals es treballa amb els elements reals. Finalment, es duu a terme la configuració completa d'un inversor industrial per a que es pugui operar el motor de manera eficient i eficaç.

Englobado en el proyecto de Motospirit ESEIAAT este trabajo tiene como objetivo la implementación de un motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) en un controlador comercial fabricado por Borg Warner. Para ello, primero se realiza un estudio de los PMSM y la metodología de control por Field-Oriented control (FOC). Seguidamente se proponen dos métodos para parametrizar el motor: de manera empírica y basándose en los datos ofrecidos por la competición. Luego se realiza un modelo en software que permita obtener un orden de magnitud de los valores con los que se trabajan con los elementos reales. Finalmente, se lleva a cabo la configuración completa de un inversor industrial para que se pueda operar el motor de manera eficiente y eficaz.

Estudio de implantación de instalaciones eólicas offshore

Bachelor thesis

Valenzuela Escanes, Pepe

Tutor / Supervisor: Candela García, José Ignacio

Publication date: 2023

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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Estudio sobre la energía eólica en el mundo, su influencia y la necesidad de su desarrollo para el futuro. Se exploran los temas relacionados con los parques eólicos y las características de los aerogeneradores, las subestaciones, las cimentaciones de las estructuras y la interconexión eléctrica de los sistemas. Se tratan las diferencias entre la eólica terrestre y la marina y se va profundizando en la segunda, mostrando sus ventajas, sus inconvenientes y muchos otros aspectos sobre ella.

Exploración de la producción y consumo de las energías no renovables y renovables y una profundización en estos mismos conceptos de la eólica desde el pasado hasta la actualidad, además de algunas estimaciones a futuro. Estudio del recurso natural del viento para comprender sus cualidades y la metodología para aprovecharlas para extraer energía mediante los aerogeneradores de todos los tipos, focalizando cada vez más a medida que se avanza en los casos de grandes potencias y la eólica offshore. Comparación de las múltiples diferencias existentes entre la eólica terrestre y la marina y, posteriormente, tratando en más detalle las diferencias económicas entre ambas. Análisis del funcionamiento de los aerogeneradores y la interconexión eléctrica entre estos, las subestaciones y la red eléctrica. Visualización de la gran variedad de alternativas de cimentaciones para realizar en los parques offshore, siendo uno de los aspectos más destacables de estos en comparación a los parques onshore. Investigación de las características adecuadas y beneficiosas que debe tener una localización marina para la instalación de parques eólicos y de los motivos por los que algunos países han sido más destacados en esto que otros, todo desde el punto de vista global, europeo y español, progresivamente. Comentar sobre las diversas ventajas en muchos sentidos que aporta la inclusión de la energía eólica en el funcionamiento del mundo para las personas, pero también los inconvenientes que llevará consigo, tanto energéticos como sociales y éticos. Exploración de ejemplos reales de parques eólicos marinos de varios estilos y en mares de diversos países para conseguir una visión realista y diversa de las posibilidades que proporciona dicha rama de la eólica, mirando primero fuera de Europa y focalizando en esta después. Investigación de los proyectos de parques eólicos marinos que se encuentran en fase de desarrollo, para ver las posibilidades estimadas a futuro y los países que pretenden que la eólica acabe formando parte de su red eléctrica. Realización de un análisis superficial de una zona concreta para desarrollar un anteproyecto que permita seguir los primeros pasos para extender algunos conceptos necesarios en vistas a la implantación de parques eólicos offshore

Exploration about the production and consumption of the non-renewable and renewable energies and an in-depth look of these same concepts about the wind energy from the past to the present, furthermore some future estimations. Study of the wind to comprehend their qualities and the methodology to be able to take profit of them to obtain energy by means of all types of wind turbines, focusing while it progresses in cases of large power systems and in offshore wind energy. Comparison of the multiple differences between onshore wind energy and offshore wind energy and, afterwards, look at economic differences between them with more detail. Analysis about the operation of wind turbines and their electrical interconnection with substations and the electrical grid. Viewing about one of the more remarkable aspects that onshore wind farms have not as much as offshore wind farms, the large quantities of alternative types of foundations. Investigation about appropriate and beneficial features that a marine location must have to be suitable for a wind farm and the reasons that explain why some countries have been more remarkable than others, all of this from a global, European, and Spanish point of view, progressing gradually. Discuss about the many advantages that means the inclusion of the wind energy in the functioning of the world for the people, but also the disadvantages that bring with it, as much energy as social and ethical. Research about real examples of various styles of offshore wind farms and where they can be located to has a realistic and varied view about all the possibilities that bring these wind energy branch, seeing first outside Europe and after focusing in it. Analysis about the offshore wind farm projects that are in development phase to see the estimations about their possibilities in the future and the countries that pretend to include the wind energy in their electrical grid. Development of a superficial analysis of a particular zone to expound on a draft that be able to show the firsts steps to expand on some necessary concepts about the offshore wind farms implementation.

Estudio del comportamiento térmico y refrigeración de un motor asíncrono

Bachelor thesis

Moles Angrill, Marc

Tutor / Supervisor: Candela García, José Ignacio

Publication date: 2023

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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Aquest treball de fi de grau resumeix l'estudi del comportament tèrmic i la refrigeració d'un motor d'inducció, ja que és important per garantir-ne el funcionament segur i eficient. Aquest motor produeix calor a causa de la resistència elèctrica i la fricció mecànica al seu interior, cosa que pot danyar els seus components si no es dissipa adequadament. Per controlar la temperatura del motor, es fan servir tècniques de refrigeració com la circulació d'aire o aigua a través dels conductes del motor. A més, es poden fer servir materials portàtils tèrmics i dissenys de carcassa específics per reduir la transferència de calor entre el motor i el seu entorn. Un estudi detallat del comportament tèrmic del motor d‟inducció inclou el mesurament de la temperatura en diferents punts del motor durant la seva operació, l‟anàlisi de la distribució de temperatura i la identificació de possibles punts calents. Això permet avaluar l'eficàcia de les tècniques de refrigeració i determinar si cal fer millores en el disseny o la configuració del sistema de refrigeració.

Este trabajo de fin de grado resume el estudio del comportamiento térmico y refrigeración de un motor de inducción, ya que es importante para garantizar su funcionamiento seguro y eficiente. Dicho motor produce calor debido a la resistencia eléctrica y la fricción mecánica en su interior, lo que puede dañar sus componentes si no se disipa adecuadamente. Para controlar la temperatura del motor, se utilizan técnicas de refrigeración como la circulación de aire o agua a través de los conductos del motor. Además, se pueden emplear materiales portátiles térmicos y diseños de carcasa específicos para reducir la transferencia de calor entre el motor y su entorno. Un estudio detallado del comportamiento térmico del motor de inducción incluye la medición de la temperatura en diferentes puntos del motor durante su operación, el análisis de la distribución de temperatura y la identificación de posibles puntos calientes. Esto permite evaluar la eficacia de las técnicas de refrigeración y determinar si es necesario realizar mejoras en el diseño o la configuración del sistema de refrigeración.

This final degree project summarises the study of the thermal and cooling behaviour of an induction motor, as it is important to ensure its safe and efficient operation. A motor of this type produces heat due to electrical resistance and mechanical friction inside the motor, which can damage its components if it is not adequately dissipated. To control the temperature of the motor, cooling techniques such as circulating air or water through the motor ducts are used. In addition, portable thermal materials and specific housing designs can be used to reduce heat transfer between the engine and its environment. A detailed study of the thermal behaviour of the induction motor includes measuring the temperature at different points of the motor during operation, analysing the temperature distribution and identifying possible hot spots. This makes it possible to evaluate the effectiveness of the cooling techniques and to determine whether improvements in the design or configuration of the cooling system are necessary.

Proyecto de una instalación fotovoltaica de autoconsumo sin excedentes

Bachelor thesis

Sanchez Planisi, Joan Carles

Tutor / Supervisor: Candela García, José Ignacio

Publication date: 2023

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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Este resumen describe un proyecto de una instalación fotovoltaica de autoconsumo de 361,66 kWp de potencia pico y 333,2 kWn de potencia nominal. El objetivo principal del proyecto es establecer una instalación de autoconsumo sin excedentes para satisfacer parte de las necesidades de energía de una industria mediante la producción de energía solar y así generar un ahorro económico en el coste de las facturas eléctricas. Para generar los datos de energía producida del sistema FV se ha utilizado el software PVsyst. Estos datos se han tratado mediante Excel y una vez la comparativa entre la energía consumida por la industria y la producida por el sistema FV, se ha determinado que la industria consumirá un total de 20.445.300 kWh en un periodo de 30 años. De esta cantidad, la red eléctrica suministrará 11.002.108 kWh, mientras que la instalación fotovoltaica proporcionará 9.443.192 kWh. Debido a la naturaleza de la instalación de autoconsumo sin excedentes, se desperdiciarán 6.001.139 kWh de la energía producida por la instalación FV durante los 30 años de vida útil estimada de la instalación lo que corresponde al 38,85 % de la energía total producida. Para evitar este desperdicio energético, se propone cambiar la modalidad de la instalación a partir del primer año de funcionamiento, con el objetivo de vender los excedentes de energía a la red eléctrica y acelerar la amortización del proyecto. Esto permitiría aprovechar la energía no utilizada y evitar su desperdicio. El costo total de la instalación es de 233.013,73 €. Con el primer método propuesto, la instalación se amortiza por completo a partir del cuarto año desde su puesta en marcha, y al cabo de 30 años, se habrá ahorrado una cantidad de 2.735.743,0 €. En cambio, con el segundo método propuesto, la amortización se completa a partir del tercer año, y al cabo de 30 años, se habrá ahorrado una cantidad de 3.550.213,28 €. Se concluye que legalizando la instalación FV en una modalidad acogida a la compensación de los excedentes generados por el sistema FV acelera el retorno de la inversión inicial y, además, el flujo económico anual durante el tiempo de vida útil de la instalación crece positivamente respecto a la propuesta de una instalación de autoconsumo sin excedentes

This abstract outlines a project for a self-consumption photovoltaic installation with a peak power of 361.66 kWp and a nominal power of 333.2 kWn. The main objective of the project is to establish a self-consumption installation without surplus energy, in order to meet part of an industry's energy needs through solar energy production and generate economic savings in electricity bills. To generate the energy production data from the PV system, PVsyst software has been utilized. These data have been processed using Excel, and after comparing the energy consumed by the industry with the energy produced by the PV system, it has been determined that the industry will consume a total of 20,445,300 kWh over a period of 30 years. Out of this amount, the electric grid will supply 11,002,108 kWh, while the photovoltaic installation will provide 9,443,192 kWh. Due to the nature of the surplus-free self-consumption installation, 6,001,139 kWh of energy produced by the PV installation will be wasted over the estimated 30-year lifespan, which corresponds to 38.85% of the total energy produced. To avoid this energy waste, a proposal is made to change the installation's modality starting from the first year of operation, with the aim of selling the surplus energy to the electric grid and accelerating the project's payback. This would allow for the utilization of unused energy and prevent its waste. The total cost of the installation is €233,013.73. With the first proposed method, the installation is fully paid off from the fourth year of operation, and over the course of 30 years, a total amount of €2,735,743.0 will be saved. On the other hand, with the second proposed method, the payback is complete from the third year, and over 30 years, a total amount of €3,550,213.28 will be saved. In conclusion, legalizing the PV installation under a modality that allows for compensation of surplus generated by the PV system accelerates the return on the initial investment, and moreover, the annual economic flow during the lifespan of the installation grows positively compared to the proposal of a surplus-free self-consumption installation.

Cálculo y diseño de transformadores de corriente con Python

Bachelor thesis

Gil Ordoñez, Xavier

Tutor / Supervisor: Candela García, José Ignacio

Publication date: 2023

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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Estudio de las tecnologías de convertidores estáticos de frecuencia (SFC) aplicadas a las subestaciones de tracción

Bachelor thesis

Sánchez Martínez, Adrià

Tutor / Supervisor: Nejjari Akhi-Elarab, Fatiha; Candela García, José Ignacio

Publication date: 2023

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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Estudio y diseño de trasformadores para rectificadores multipulso para aplicaciones de gran potencia

Bachelor thesis

Bosch Femenias, Antoni Tomàs

Tutor / Supervisor: Candela García, José Ignacio

Publication date: 2023

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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En aquest treball sobre l'estudi i disseny d'un transformador desfasador per a rectificadors multipulsos, s'investiguen i s'expliquen els tipus de convertidors utilitzats i el transformador desfasador. L'objectiu principal és calcular i dissenyar un transformador desfasador de 18 polsos. S'expliquen els principis de funcionament dels rectificadors. S'analitzen les avantatges i desavantatges de diferents convertidors, considerant les seves característiques tècniques i aplicacions específiques. També es realitzaran simulacions per demostrar el comportament del rectificador multipulsos, com afecta la variació de polsos en el transformador i el tipus de convertidor trifàsic utilitzat. Pel que fa al disseny, es realitzen càlculs detallats per determinar les especificacions necessàries del transformador de 18 polsos. Amb base en aquestes variables, es dissenya un transformador que compleix amb els requisits, per al cas plantejat

En este trabajo sobre el estudio y diseño de un transformador desfasador para rectificadores multipulsos, se investiga e explican los tipos de convertidores utilizados y el transformador desfasador. El objetivo principal es calcular y diseñar un transformador desfasador de 18 pulsos. Se explican los principios de funcionamiento de los rectificadores. Se analizan las ventajas y desventajas de diferentes convertidores, considerando sus características técnicas y aplicaciones específicas. También se realizarán simulaciones para demostrar el comportamiento del rectificador multipulsos, cómo afecta la variación de pulsos en el transformador y el tipo de convertidor trifásico usado. En cuanto al diseño, se realizan cálculos detallados para determinar las especificaciones necesarias del transformador de 18 pulsos. Con base en estas variables, se diseña un transformador que cumple con los requisitos, para el caso planteado.

In this work on the study and design of a phase-shifting transformer for multipulse rectifiers, the investigation and explanation of the types of converters used and the phase-shifting transformer are carried out. The main objective is to calculate and design an 18-pulse phase-shifting transformer. The operating principles of rectifiers are explained, and the advantages and disadvantages of different converters are analyzed, considering their technical characteristics and specific applications. Simulations will also be conducted to demonstrate the behavior of the multipulse rectifier, how the variation in pulses affects the transformer, and the type of three-phase converter used. In terms of design, detailed calculations are performed to determine the necessary specifications of the 18-pulse transformer. Based on these variables, a transformer is designed that meets the requirements for the specific case.

Proyecto de una instalación fotovoltaica para una nave industrial

Bachelor thesis

González de los Santos, David

Tutor / Supervisor: Candela García, José Ignacio

Publication date: 2023

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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Study on electrical microgrid control

Bachelor thesis

Raagaard Christensen, Casper

Tutor / Supervisor: Candela García, José Ignacio

Publication date: 2023

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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With the climate change causing chaos around the world, 194 parties have signed the Paris agreement which is a legally binding international treaty, which states that countries that have signed the agreement much reduce their CO-2 emissions by 70% by year 2030. For this to happen the energy production and distribution model must be revolutionized. Generation, distribution and consumption must become sustainable and partake in decarbonising the society for a more sustainable future which is independent from fossil fuels. All industries and social actors of the world must work together for a more sustainable future, the energy sector can not solve this matter alone, but when it comes to the energy sector a solution has been proposed called the Smart grid. The Smart grid is a smart distribution grid which intention is to make it possible introduce a 2 way dialog where information and electricity can be exchanged between the utility and the customers. This would make for a for efficient and rational use of electricity and thereby improve the energy sector. Distributed generation appears as a key concept within the Smart grid. This will have key advantages such as, improving the balance in generation, reducing the transmission and distribution losses, reducing infrastructure cost, integration of more renewable energy resources and just in general improve the quality of the electrical sector. All of this is possible due to the integration multiple small power generations well distributed throughout the local areas close to the electrical loads and consumers. This form of generation is what is known as a microgrid, and that is the study of this paper. The concept of the microgrid will be theoretically studied. This includes theoretical studies of what elements a microgrid consists of, how it is controlled and where in the world the microgrid concept is already implemented. Following the theoretical study, elements of the microgrid will be modelled in Matlabs Simulink, such as a synchronous generator, a photovoltaic system and energy storage systems, where to power grid converters will be modelled. These models will be simulated and the results of these models will show how a working microgrid will be able to work in practice.

Estudio sobre control de microrredes eléctricas con almacenamiento de energía

Bachelor thesis

Safta, Siegfried-Cristian

Tutor / Supervisor: Candela García, José Ignacio

Publication date: 2022

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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La transición energética hacia un modelo en el que la producción, la distribución y el consumo energético adquieran un carácter sostenible que participe en la descarbonización de la sociedad, es una tarea colosal. Si bien requiere de la unión de todos los agentes sociales y de la aplicación de múltiples ámbitos del conocimiento, no debería existir un único modelo o solución de aplicación. Cuando se trata del ámbito eléctrico el posible punto de partida hacia el cambio surge con los conceptos en torno a la Smart grid y a la generación distribuida en cooperación con la generación centralizada convencional. Esta última puede presentarse en lo que se conoce como microrred eléctrica, concepto clave del presente estudio. Los conceptos mencionados hasta ahora tomarán protagonismo a partir de los fundamentos teóricos en torno a estos, siendo no obstante el núcleo del estudio las estrategias y técnicas de regulación presentes en un sistema de control de una microrred eléctrica, ámbito que supone un reto para la correcta implementación de esta tecnología en el sistema eléctrico. Como complemento se expondrá un caso práctico de un sistema de control de microrred eléctrica realizado en el entorno de trabajo de Matlab y Simulink. El modelo de simulación de la microrred incluye el modelado y dimensionamiento, no solo del sistema de control, sino también de múltiples elementos como ahora los referentes a la electrónica de potencia, fuentes de generación gestionables y no gestionables y sistemas de almacenamiento. La simulación de dicho modelo proveerá de resultados significativos en los que: se haga destacar el comportamiento del conjunto y se muestre el correcto funcionamiento de las diferentes capas y/o subsistemas de control ante fenómenos de perturbación, como también se mostrará el correcto funcionamiento con conexión a red, desconexión, funcionamiento en isla y reconexión. El dimensionamiento del modelo debe ser tal que muestre la viabilidad energética del sistema.

Estudi de la refrigeració del cable, disseny del contacte carregador-vehicle elèctric d'alta potència i procediment de la càrrega

Bachelor thesis

Marchante Noa, José Humberto

Tutor / Supervisor: Bernat Masó, Ernest; Candela García, José Ignacio

Publication date: 2022

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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L'objectiu final d'aquest projecte es dissenyar un contacte capaç de transmetre una corrent molt elevada, el ideal son uns 3000 Ampers, per a una càrrega ràpida a vehicles elèctrics, especialment per a camions. Aquest treball, a part d'incloure tot el procés de disseny desde una perspectiva mecànica també inclou càlculs elèctrics, estudis de solucions aportades per universitats i grans marques. Per poder elaborar el treball es realitzarà un estudi previ de com actualment les grans marques afronten el repte de trobar la millor solució a la carga ràpida. Es trobarà factors limitants per al nostre disseny com el corrent o la secció del cable. El resultat final del treball serà un disseny de contacte: amb dimensions, unes condicions de contorn i amb pèrdues de calor calculades. Finalment, a les conclusions farà una valoració sobre si el sistema de càrrega ràpida amb corrents tan elevats son possibles amb la tecnologia actual i també es comenten problemes que han sortit durant les simulacions i càlculs del treball. A més, es farà una conclusió de com el primer disseny plantejat aporta millors solucions per motius mecànics i elèctrics com menys resistència de contacte o menys tensió i esforç necessari per a la inserció.

The aim of this project was to design a contact capable of transmitting an extremely high current, ideally around 3000 Amps, for fast charging of electric vehicles, especially for lorries. Besides the entire design process from a mechanical perspective, this work includes electrical calculations and studies of solutions provided by universities and major brands. In order to prepare the work, a preliminary study was conducted on how major brands are currently addressing the challenge of finding the best fast-charging solution. This included limiting factors for our design, such as current or cable section. The study resulted in a contact design with dimensions, boundary conditions and calculated heat losses. Finally, the conclusions assessed whether the fast charging system with such high currents was possible with current technology. Comments are also provided on problems that arose during the simulations and calculations of the work. A deduction was also drawn as to how the first proposed design provided better solutions for mechanical and electrical reasons, such as less contact resistance or tension and effort required for insertion.

Estudio de una planta termosolar

Bachelor thesis

Boese Franco, Daniel Armin

Tutor / Supervisor: Garrido Soriano, Núria; Candela García, José Ignacio

Publication date: 2022

Terrassa School of Industrial, Aerospace and Audiovisual Engineering (ESEIAAT)

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En el present document s'estudia l'estat de l'art de les centrals solars termoelèctriques si s'observen els principis físics que participen en aquestes amb l'objectiu de seleccionar les més adients per a dissenyar una central econòmicament viable. Sobre aquesta base es dimensionen els elements tèrmics i elèctrics del sistema de potència de la central. La central s'ha dissenyat sota les condicions de contorn de l'equinocci de primavera al municipi de La Roda, Albacete. Es tracta d'una central de concentrador cilindro-parabòlics amb una potència nominal de 250MVA repartits en quatre mòduls iguals de 62,5 MVA de potència. Cada mòdul disposa de 7,5h d'emmagatzematge tèrmic, una caldera de gas auxiliar i un cicle de vapor de Rankine amb una turbina que acciona un generador síncron. El generador entrega corrent alterna trifàsica a 20 kV que circula per un transformador se mitja a alta tensió i tots els sistemes elèctrics necessaris per a la protecció i el control de cada mòdul. Els mòduls s'uneixen els uns als altres en una subestació que disposa de sistemes de protecció i control addicionals i que uneix la central a la xarxa elèctrica. Un cop dimensionat el sistema, s'ha observat el seu comportament sota condicions de radiació solar reals i s'ha estudiat la seva viabilitat econòmica. Les dades finals d'estudi de la central permeten definir-la com una central solar tèrmica amb una generació anual de 1062 GWh/any, un rendiment anual del 15,4% i un factor de capacitat del 60,63% que requereix un cost d'inversió inicial de 1600 M€ i té un LCOE de 282,57 €/MWh. Això fa que no sigui una opció econòmicament viable, però la tecnologia encara no més madura i es plantegen propostes de millora a les conclusions.

En el presente documento se estudia el estado del arte de las centrales solares termoeléctricas y se observan los principios físicos que participan en ellas con el objetivo de seleccionar las más adecuadas para diseñar una central económicamente viable. Sobre esta base se dimensionan los elementos térmicos y eléctricos del sistema de potencia de la central. La central se ha diseñado con las condiciones de contorno del equinoccio de primavera en el municipio de La Roda, Albacete. Se trata de una central de concentradores cilindro-parabólicos con una potencia nominal de 250 MVA repartidos en cuatro módulos iguales de 62,5 MVA de potencia. Cada módulo dispone de 7,5 h de almacenamiento térmico, una caldera de gas auxiliar y un ciclo de vapor de Rankine con una turbina que acciona un generador síncrono. El generador entrega corriente alterna trifásica a 20kV que circula por un transformador de media a alta tensión y todos los sistemas eléctricos necesarios para la protección y el control de cada módulo. Los módulos se unen en una subestación que dispone de sistemas de protección y control adicionales y une la central a la red eléctrica. Una vez dimensionado el sistema, se ha observado su comportamiento bajo condiciones de radiación solar reales y se ha estudiado su viabilidad económica. Los datos finales de estudio de la central permiten definirla como una central solar térmica con una generación anual de 1062 GWh/año, un rendimiento anual del 15,4 % y un factor de capacidad del 60,63 % que requiere un coste de inversión inicial de 1600 M€, y tiene un LCOE de 282,57 €/MWh. Esto hace que no sea una opción económicamente viable, pero la tecnología aún no es madura y se plantean propuestas de mejora en las conclusiones.

In the present document the state of the art in solar thermal power plants is studied and the physical principles related are observed with the objective of selecting the most suitable elements to design an economically viable power plant. On this basis the thermal and electrical system participant of the plant's power system will be designed. The plant has been designed in the contour conditions of the spring equinox in the town of La Roda, Albacete. It consists of a parabolic trough collector concentrating solar power plant with a rated power of 250 MVA distributed among four equal 62,5 MVA modules. Each module has 7,5 h of thermal storage, an auxiliary gas boiler, a Rankine steam cycle with a turbine that feeds rotative power to a synchronous generator. The generator delivers three-phase alternative current at 20kV which passes through a medium-to-high voltage power transformer and all the control and protection systems necessary for each module. The modules connect to each other in a substation with additional protection and control systems, which connects the plant to the power grid. After dimensioning the system, its' behavior has been observed under the conditions of real solar radiation and its economic viability has been studied. The final data studied in the plant define it as a thermal solar power plant with a yearly generation of 1062 GWh/year, a global yearly efficiency of 15,4% and a capacity factor of 60,63%, which requires an initial investment of 1600 M€ and has an LCOE of 282,57 €/MWh. This means it is not an economically viable option, but the technology is not mature yet and some improvements, which would increase efficiency and reduce the LCOE, are proposed in the conclusions.