1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
2. Tesis de Posgrado
3. Chihuahua
4. Instituto Tecnológico de Chihuahua
5. Tesis de Doctorado
6. Doctorado en Ciencias en Ingeniería Electrónica

Título:	GESTIÓN DE ENERGÍA PARA SISTEMA EÓLICO CON SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
Autor:	López Flores, David Ricardo
metadata.dc.subject.other:	GESTIÓN DE ENERGÍA PARA SISTEMA EÓLICO CON SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
Data:	2026-01-01
Editora:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Instituto Tecnológico de Chihuahua
Descrição:	El propósito de un sistema de gestión de energía (EMS, Energy Management System) en un sistema de conversión de energía eólica (WECS, Wind Energy Conversion System) es maximizar su generación y transferirla a la red eléctrica convencional (CPG, Conventional Power Grid) cumpliendo con los requerimientos normativos de calidad de la energía. Una alternativa para lograr este propósito es la integración del sistema WECS hacia la red eléctrica convencional mediante un bus de voltaje de corriente directa (dc, direct current). Sin embargo, la naturaleza fluctuante e intermitente de la energía eólica y la demanda eléctrica conducen a desbalances de energía de estado transitorio entre la potencia eléctrica generada y demandada. Este desbalance conduce a variaciones transitorias de voltaje en el bus de dc, vdc, las cuales contribuyen en un impacto negativo en la calidad de la energía. Además, este desbalance dificulta el proceso del seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT, Maximum Power Point Tracker) del sistema WECS. El desbalance de energía se supera al integrar en el bus de dc un sistema híbrido de almacenamiento de energía (HESS, Hybrid Energy Storage System) conformado por supercapacitores y baterías vía convertidores dc-dc bidireccionales que permitan gestionar el flujo de potencia entre el sistema WECS, HESS y la red eléctrica convencional. Para lograr lo anterior, es necesario controlar la velocidad de carga/descarga del sistema HESS mediante un algoritmo EMS que active a los convertidores dc-dc bidireccionales. El proceso MPPT se resuelve al controlar el sistema eléctrico de potencia que interconecta la turbina eólica del sistema WECS con el bus de dc mediante un algoritmo MPPT. En este proyecto de tesis, se propone un algoritmo EMS vía un enfoque basado en un sistema difuso que analiza el comportamiento de la pendiente de corriente de las baterías para controlar la velocidad de carga/descarga del sistema HESS, y de esta forma mitigar los desbalances de energía en transitorios. El sistema difuso se combina con una máquina de estados para automatizar tres modos de operación adicionales: sobrecarga del sistema HESS, carga de las baterías y carga de los supercapacitores. También, se propone el algoritmo MPPT con base en tres enfoques. El primero, nombrado CV-MPPT, se basa en el modelo analítico de la turbina eólica acoplada a un puente de diodos trifásico vía un generador síncrono de imanes permanentes. El segundo, nombrado CI-MPPT, combina el modelo analítico con un esquema basado en redes neuronales artificiales modulares. El tercero, nombrado FL-MPPT, se basa en un sistema difuso que analiza el voltaje de salida del puente de diodos trifásico y su curva de potencia. El algoritmo MPPT se integra con una interfaz de control digital adaptiva de voltaje y corriente, la cual contribuye con la estabilidad en el sistema WECS durante el proceso MPPT. Considerando un sistema WECS pequeño (400 W) sujeto a ruido aleatorio y ráfagas de viento a muy alta velocidad, los enfoques propuestos en el algoritmo MPPT permiten lograr un proceso MPPT libre de sensores mecánicos con una eficiencia mayor al 98% con respecto a su valor máximo teórico. Además, de lograr un algoritmo MPPT de baja complejidad computacional de tipo O(n), excluyendo, en esto último, al enfoque basado en el modelo analítico. Considerando en el sistema WECS una potencia de 1 MW y desbalances de energía pulsantes así como de utilizar el enfoque FL-MPPT, la combinación del sistema difuso con la máquina de estados en el algoritmo EMS también conduce a una baja complejidad computacional de tipo O(n). Además, en comparación con un algoritmo EMS que utiliza un enfoque de filtrado lineal y otro que utiliza un sistema difuso que analiza las variaciones de vdc, el algoritmo EMS propuesto reduce 3 y 1.9 veces la velocidad de carga/descarga de las baterías, respectivamente. También, logra una reducción del 3.57% y 2.06% los ciclos de carga/descarga de las baterías, respectivamente. Además, el algoritmo EMS propuesto frente al enfoque de filtrado lineal permite reducir de 2 a 3 veces las variaciones transitorias de vdc, las cuales se mantienen dentro de una ventanta del ±14% del voltaje nominal del bus de dc. Adicionalmente, las variaciones de frecuencia y voltaje así como la distorsión armónica total de voltaje y corriente del sistema WECS se mantienen dentro de los valores límite establecidos por la norma americana IEEE Std. 1159, IEEE Std. 519 y mexicana NOM-EM-007. Esto último, considerando los modos de operación y transición del algoritmo EMS, así como el funcionamiento MPPT de la turbina eólica.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
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