Browsing by Author "Rubio Barros, Francisco Javier"

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    Control intra-cluster para M2C de bajo voltaje con almacenamiento parcial y tolerancia a fallas en las baterías
    (2022) Rubio Barros, Francisco Javier; Pereda Torres, Javier Eduardo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Los sistemas de almacenamiento de energía conectados a la red poseen un rol fundamental en la integración de energías renovables variables a la matriz energética, debido a que pueden proveer servicios complementarios, tales como regulación de frecuencia y gestión de carga. En la actualidad, la integración sistemas de almacenamiento de segunda vida, que naturalmente poseen una probabilidad de falla mayor a las baterías nuevas, depende crucialmente de como una eventual falla puede impactar la capacidad del sistema de almacenamiento. Los sistemas de almacenamiento de energía comerciales se basan en gigantescos paquetes baterías que se conectan a la red a través de inversores, careciendo de modularidad y generando grandes barreras de entrada al uso de baterías de segunda vida. Los Conversores Modulares Multinivel en Cascada con almacenamiento integrado surgen como una opción interesante a esta problemática. Esta tesis propone un conversor modular multinivel con almacenamiento parcialmente embebido utilizando baterías de segunda vida. Además de un control adecuado y la conexión de clusters en paralelo para aplicaciones de bajo voltaje y alta corriente. Primero se presenta una revisión y un análisis profundo de las aplicaciones, topologías, distribución del almacenamiento, ventajas y desventajas. Este análisis concluyó que la mayoría de los M2C-BESS con almacenamiento parcial propuestos en la literatura son para aplicaciones de HVDC, por lo que no se han desarrollado controladores ni topologías adaptadas que usen una etapa de modulación que permita balancear los estados de carga de las baterías sin inyectar armónicos no determinísticos de voltaje a la red en aplicaciones de bajo voltaje. En base a la revisión y análisis realizado, esta tesis posee dos propuestas: 1) una nueva topología M2C-BESS, con paralelización de clusters para aplicaciones de alta corriente, 2) un nuevo controlador capaz de controlar la topología propuesta y el M2C-BESS con cualquiera de sus SMs operando con o sin unidad de almacenamiento conectado a su DClink, de modo que este se pueda usar en aplicaciones de alta potencia, bajo voltaje. Finalmente, la propuesta 1) se valida mediante simulaciones al no contar con el hardware para su validación experimental, mientras que la propuesta 2) se implementa en un M2C-BESS experimental en el laboratorio, adaptado especialmente para probar las propuestas de esta tesis.
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    Observability and Observed-Based Control for a Class of Output Modular Systems With Application to Modular Multilevel Power Converters
    (2024) Gallegos Veliz, Javier Andrés; Rubio Barros, Francisco Javier; Pereda Torres, Javier; Núñez, Felipe
    Modularity, understood as the property that allows a complex system to be decomposed into well-defined compartments, is a distinctive element in modern engineering systems. Modularity increases scalability, facilitates mass production, and simplifies maintenance. Nonetheless, modular systems may exhibit complex dynamics, and the establishment of their structural properties can be challenging. In this brief, observability and observer-based control for a class of modular nonlinear systems are analyzed, with particular focus on the modular multilevel power converter. Analytical conditions to verify observability are given, a separation principle that enables observer-based control is formulated, and an experimental validation on a pilot-scale converter is conducted to corroborate the analytical findings