Universidad Autonoma de San Luis Potosı

Posgrado en Ingenierıa Electronica

Facultad de Ciencias

Diagnostico y Compensacion de Fallas en Convertidores de Potencia para

Sistemas Fotovoltaicos Interconectados con la Red

Sexto Avance de Tesis

M.I.E. Jose Angel Pecina Sanchez

Asesor: Dr. Daniel Ulises Campos Delgado

Co-Asesor: Dr. Diego Rivelino Espinoza Trejo

1. Objetivos de la Tesis

El objetivo de esta tesis es llevar a cabo el diagnostico y compensacion de fallas en la etapa de conversionde potencia de un sistema fotovoltaico (SFV), empleando un enfoque basado en en el modelo matematicodel sistema ası como en el procesamiento de sus mediciones. La etapa de diagnostico debe ser insensible alas condiciones de operacion del SFV. De manera particular, se llevara a cabo la deteccion y aislamientode fallas (FDI) en los dispositivos semiconductores de potencia, por lo que se plantea el diseno de unaherramienta de diagnostico en lınea, la cual sea capaz de proporcionar una respuesta rapida en la estrategiaFDI. Ademas, se propondra un algoritmo para el desarrollo de una estrategia de control tolerante a fallas.Tambien, se contempla el diseno de un prototipo experimental, el cual debera ser capaz de interconectarsee inyectar potencia a la red de suministro electrico, y de esta manera actuar como un sistema de generacionelectrica.

2. Actividades y Contexto del Trabajo Realizado

Una de las principales actividades que se plantearon en el cronograma de actividades para este periodofue la presentacion del examen de candidatura, el cual, se cubrio en Enero del ano en curso. Por lo tanto, enel presente reporte de avance de tesis doctoral se documenta unicamente el trabajo realizado en el periodocorrespondiente a los meses Febrero 2015 - Abril 2015; el avance previo del proyecto se ve reflejado en eldocumento del examen de candidatura. No obstante, a continuacion se resaltan algunos puntos importantesdel avance del proyecto hasta la fecha.

2.1. Sistema FDI basado en modelos

En este trabajo de tesis se ha propuesto un nuevo sistema FDI para el diagnostico de fallas de circuitoabierto (FCA) en los interruptores de un inversor NPC interconectado con la red. El esquema propuesto

1

Fuente de CD

Programable

Inductores de

Línea

Inversor NPC

dSPACE 1103

Fig. 1: Etapa final del banco de pruebas.

fusiona los enfoques de diagnostico basados en modelos y procesamiento de datos. Por un lado, se disenaronobservadores PI por modos deslizantes para la estimacion de la componente en CD de los perfiles de fallainducidos en las senales de actuacion (consultar el documento: Angel Pecina, “Reporte Tercer Avance deTesis,”Fac. de Ciencias UASLP, Oct. 2013). Posteriormente se propuso una caracterizacion direccional delos residuos generados para llevar a cabo el proceso de aislamiento. No obstante, se detectaron algunosescenarios de FCA en los cuales se presentaba la misma direccion en los perfiles de falla generados, y enconsecuencia, no fue posible diferenciar estos casos empleando unicamente los residuos obtenidos a partirdel enfoque basado en modelos. Para solucionar esta problematica, se generaron nuevos residuos mediante elprocesamiento de las mediciones de las corrientes de lınea (consultar el documento: Angel Pecina, “ReporteCuarto Avance de Tesis,”Fac. de Ciencias UASLP, Mayo 2014). De esta manera, fue posible incrementar lacapacidad de localizacion de FCA del sistema FDI. Finalmente, para el quinto avance de tesis se concluyo conel diseno de la estrategia de diagnostico, de manera que con el enfoque para el diagnostico de FCA propuestoen este proyecto sera posible llevar a cabo la deteccion y aislamiento de 6×2 escenarios de FCA sencillas, mas12 × 4 escenarios de FCA simultaneas en el inversor NPC (consultar el documento: Angel Pecina, “ReporteQuinto Avance de Tesis,”Fac. de Ciencias UASLP, Nov. 2014), lo cual establece una contribucion originalde este proyecto de tesis al estado del arte.

2.2. Plataforma experimental

Gran parte del periodo de trabajo correspondiente a los meses Noviembre 2014 - Enero 2015 se dedico aconcluir la construccion e integracion de la plataforma experimental con la que se valida la metodologıaFDI propuesta. En el reporte del examen de candidatura se presento de manera resumida la descripcion delbanco de pruebas ya finalizado, quedando como se muestra en la Fig. 1.

2.3. Creditos cubiertos

A la fecha se han aprobado los siguientes cursos formativos y complementarios:

Electronica de Potencia Avanzada.

Deteccion y Estimacion.

Seminario de Escritura Tecnica y Cientıfica.

2

Seminario de Comunicacion Oral.

Seminario de Etica Profesional.

Seminario de Protocolos de Investigacion.

Tambien en Enero de 2015 se presento y aprobo el examen de candidatura, por lo que considerando loscursos que se han cubierto y el examen de candidatura, a la fecha se cuenta con un total de 124 creditos.

2.4. Produccion cientıfica

La produccion cientıfica que se tiene hasta la fecha se describe a continuacion:

Publicaciones en Revistas Arbitradas e Indexadas

1. Daniel Ulises Campos-Delgado, Jose Angel Pecina-Sanchez, Diego Rivelino Espinoza-Trejo,Edgar Roman Arce Santana, “Diagnosis of Open Switch Faults in Variable Speed Drives by StatorCurrent Analysis and Pattern Recognition”, IET Electric Power Applications, Vol. 7, No. 6, pp.509-522, 2013.

Publicaciones en Congresos Internacionales

1. Jose Angel Pecina-Sanchez, Daniel U. Campos-Delgado, Diego Rivelino Espinoza-Trejo, An-dres A. Valdez- Fernandez, Bonilla Isela y Mendoza-Gutierrez Marco, “Diagnostico de Fallas enInversores NPC Interconectados con la Red Mediante un Enfoque Basado en Modelos y Procesa-miento de Datos“, XVI Congreso Latinoamericano de Control Automatico October 14-17, 2014,Cancun, Quintana Roo, Mexico.

2. D. R. Espinoza-Trejo E. Barcenas, I. Compean, D. U. Campos-Delgado, y J. A. Pecina-

Sanchez, “Evaluacion Experimental de un Seguidor del Punto de Maxima Potencia en Siste-mas FV Basado en un Control por Linealizacion Entrada-Salida con Aplicaciones a Micro-Redesde CD“, XVI Congreso Latinoamericano de Control Automatico October 14-17, 2014, Cancun,Quintana Roo, Mexico.

Publicaciones en Congresos Nacionales

1. J. A. Pecina-Sanchez, D. U. Campos-Delgado, D. R. Espinoza Trejo, A. A. Valdez-Fernandez,y C. H, De Angelo, “Diagnostico de Fallas en Inversores Multinivel NPC Empleando un EnfoqueBasado en Reconocimiento de Patrones”, Congreso Anual 2013 de la Asociacion de Mexico deControl Automatico, Ensenada, Baja California, Mexico, Octubre 2013.

2. J. A. Pecina-Sanchez, D. U. Campos-Delgado, D. R. Espinoza Trejo, A. A. Valdez-Fernandez,y C. H, De Angelo, “Diagnostico de Fallas de Circuito Abierto Mediante Observadores PI enInversores Multinivel NPC Interconectados con la Red”, Congreso Anual 2013 de la Asociacionde Mexico de Control Automatico, Ensenada, Baja California, Mexico, Octubre 2013.

3. D. R. Espinoza-Trejo, D. U. Campos-Delgado, C. H. De Angelo, J. A. Pecina-Sanchez, A. A.Valdez-Fernandez, e I. Compean-Martınez, “Control por Linealizacion Entrada-Salida para unSeguidor del Punto de Maxima Potencia en Sistemas Fotovoltaicos”, Congreso Anual 2013 de laAsociacion de Mexico de Control Automatico, Ensenada, Baja California, Mexico, Octubre 2013.

4. J. A. Pecina-Sanchez, D. U. Campos-Delgado, D. R. Espinoza Trejo, A. A. Valdez-Fernandez,“Diagnostico de Fallas en Inversores NPC Interconectados con la Red Mediante Observadores PIpor Modos Deslizantes”, 2do. Simposio Nacional sobre Fuentes de Energıa Renovables ENERNAT2013, Matehuala, San Luis Potosı, Mexico, Noviembre 2013.

Publicaciones de Divulgacion Cientıfica

3

1. Jose Angel Pecina-Sanchez, Daniel Ulises Campos-Delgado, Diego Rivelino Espinoza-Trejo,“Tecnologıa Fotovoltaica: fuente de electricidad del presente y del futuro”, Universitarios Potosi-nos, Ano 10, No. 180, Oct. 2014, pp. 10-15.

Finalmente, cabe mencionar que en este ultimo periodo de trabajo se sometio el artıculo “Fault Diagnosisin Grid-Connected PV NPC Inverters by a Model-Based and Data Processing Combined Approach” a laedicion especial Monitoring, diagnosis, prognosis and techniques for increasing the lifetime/reliability ofphotovoltaic systems, que realizan en conjunto las revistas IEEE Transactions on Industrial Electronics andIEEE Transactions on Industrial Informatics.

3. Estrategia de Diagnostico Basada en el Procesamiento de las Medi-

ciones de Corrientes de Lınea

Como fruto del trabajo realizado en el periodo Febrero-Abril 2015 durante la estancia con el Grupo deElectronica Aplicada de la Universidad Nacional de Rıo Cuarto en Argentina, se propone una metodologıaFDI basada en el procesamiento de las mediciones de las corrientes de lınea. Parte de las ideas que sepresentan a continuacion fueron propuestas anteriormente por el autor de este reporte en [1], sin embargo,en esta ocasion se ha mejorado la metodologıa reportada en [1], de tal manera que se propone un algoritmomas robusto ante variaciones en frecuencia y operacion en lazo cerrado del sistema automatizado. En estecontexto, la estregia FDI que se describe a continuacion emplea los residuos generados a partir de las fasesdel vector de corriente mediante la transformacion de Clarke, y de la componente de secuencia negativa.Enseguida se explica de manera breve como son generados cada uno de estos residuos.

3.1. Vector de Clarke del valor medio de las corrientes

Como primer paso en esta metodologıa, considerar nuevamente la siguiente transformacion de coorde-nadas para las corrientes de lınea:

iαβ = [iαiβ] = 2

3[1 −1

2−1

2

0√3

2−√3

2

]⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎣iaibic

⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦= Tiabc , (1)

donde T representa la matriz de transformacion de Clarke. De esta manera, las mediciones de corrientes delınea (ia, ib, ic) se mapean al plano bifasico αβ. Enseguida, las corrientes (iα, iβ) son normalizadas con el finde obtener una variable de diagnostico independiente del punto de operacion del sistema de potencia:

Im(k) = im(k)∥iαβ(k)∥ m ∈ {α,β} (2)

donde (iα(k), iβ(k)) representan las muestras de corrientes de lınea recopiladas en el instante k, y ∥⋅∥ denotala norma euclideana del vector de corriente iαβ(k) en el instante k. Finalmente, a partir de (2) se calcula el

valor medio de cada componente del vector de corrientes normalizadas Iαβ(k) = [Iα(k) Iβ(k)]⊺ sobre unaventana de tiempo deslizante de un periodo fundamental

Im(k) = 1

N

k∑l=k−N+1

Im(l) m ∈ {α,β} (3)

Iαβ(k) = Iα(k) + jIβ(k) = ∥Iαβ(k)∥∠θαβ(k) (4)

∥Iαβ(k)∥ = √Iα(k)2 + Iβ(k)2 (5)

θαβ(k) = tan−1Iβ(k)Iα(k) (6)

4

donde N representa el numero de muestras por periodo fundamental, y j = √−1 la unidad imaginarıa. Ası,considerando los residuos anteriores, para un sistema con ausencia de fallas la magnitud del valor medio escero y la trayectoria que presenta el vector de corriente es un cırculo. Al ocurrir una falla, la magnitud delvector de corriente ∥Iαβ(k)∥ sera diferente de cero y la fase θαβ(k) presentara un valor especıfico dependiendoen que interruptor ocurra la falla (ver Tabla 1).

3.2. Analisis de componentes simetricas

Una de las herramientas de analisis comunmente empleadas para tratar con sistemas polifasicos des-balanceados es el metodo de componentes simetricas propuesto por Fortescue en [2]. De acuerdo con elTeorema de Fortescue, tres fasores desbalanceados de un sistema trifasico se pueden descomponer en tressistemas balanceados de fasores llamados componentes simetricas [3]. Los conjuntos balanceados de com-ponentes simetricas son los de secuencia positiva (I(+)), secuencia negativa (I(−)), y secuencia cero (I(0)).El punto clave de usar el analisis de componente simetricas para el diagnostico de FCA en convertidoresde potencia, es el hecho de que los sistemas trifasicos balanceados con secuencia positiva (a → b → c) nopresentan componentes de secuencia cero o negativa, por lo que al presentarse una asimetrıa en las corrientesde lınea, esta se vera directamente reflejada en la magnitud y fase de la secuencia negativa [3].

Las componentes simetricas de un sistema trifasico se obtienen mediante la siguiente transformacion:⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎣I(0)I(+)I(−)

⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦= 1

3

⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎣1 1 11 a a2

1 a2 a

⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎣IaIbIc

⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦(7)

donde el operador a = 1∠120° se usa para designar una rotacion de 120°.En [1], los fasores de corriente (Ia, Ib, Ic) se construyen a partir de los coeficientes fundamentales de

Fourier de cada corriente de fase, sin embargo, esta metodologıa resultaba sensible ante variaciones en lafrecuencia de excitacion del sistema, ademas de que se requerıa de un esfuerzo considerable de computo. Eneste contexto, las ideas que se presentan a continuacion mitigan las desventajas descritas anteriormente, yaque la sıntesis de las componentes simetricas se realizan en un marco de referencia el cual gira en sincronıacon la frecuencia de excitacion del sistema [5], [6]; esto se logra empleando la transformacion de Park en unmarco de referencia sıncrono. Ası, a partir de este nuevo enfoque basado unicamente en el procesamiento delas mediciones de corrientes de lınea, se propondra una nueva metodologıa FDI para el diagnostico de FCAen inversores, la cual sera comparada posteriormente con el enfoque basado en observadores con el fin deanalizar los tiempos de deteccion y aislamiento de las fallas de ambos sistemas FDI.

a

b

c

dq

ψ

0

ω

xdqx d

xq

2π/3

Fig. 2: Proyeccion de un sistema trifasico abc a un bifasico dq.

5

La Fig. 2 muestra como el vector espacial xabc del plano trifasico abc se puede descomponer sobredos ejes perpendiculares d (eje directo) y q (eje de cuadratura) en sus componentes xd y xq, ademas de lacomponente homopolar x0 la cual es idealmente nula dado que se considera un sistema simetrico, balanceado,y sin conductor de neutro. Ası, los valores de las componentes xdq se pueden obtener de manera algebraicamediante la siguiente transformacion [4]:

xdq = [xdxq] = 2

3[sen(ψ) − cos(ψ)cos(ψ) sen(ψ) ][1 −

1

2−1

2

0√3

2−

√3

2

]⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎣xaxbxc

⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦= ΛTxabc = Λxαβ , (8)

donde ψ = ωt, y ω denota la velocidad angular de sincronıa, Λ es una matriz de rotacion, y T es la matrizde tranformacion de Clarke definida en (1). Notar que para el marco de referencia establecido en (8), yconsiderando un sistema trifasico simetrico y equilibrado donde ia = Ip sen(ωt), ib = Ip sen(ωt − 2π/3),ic = Ip sen(ωt + 2π/3), las componentes dq del vector de corriente tendran valores id = Ip e iq = 0. Ahora, demanera similar a lo expuesto en [5], [6], asumir que las corrientes de lınea estan unicamente compuestas porsu componente fundamental, por lo que considerando lo anterior se pueden definir las secuencias positiva ynegativa del vector de corriente iabc:

i(+)abc= Ip⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎣

sen (ωt)sen (ωt − 2π/3)sen (ωt + 2π/3)

⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦i(−)abc= Ip⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎣

sen (ωt)sen (ωt + 2π/3)sen (ωt − 2π/3)

⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦. (9)

donde Ip es el valor pico de las corrientes de lınea. Ası, a partir de las definiciones anteriores para lascorrientes de lınea del sistema trifasico, se da una descripcion mas general para el vector de corriente en unmarco de referencia dq sıncrono:

idq = i(+)dq + i(−)dq . (10)

donde i(+)dq= [i(+)

di(+)q ]⊺ e i(−)dq = [i(−)d i

(−)q ]⊺ son las componentes positiva y negativa del vector de corriente idq.

Enseguida, para extraer las componentes de secuencia positiva y negativa de (10), considerar los siguientesescenarios. Primero, asumir que el marco de referencia dq gira con una secuencia positiva (es decir, ψ = ωt),de manera que al aplicar la transformacion dq definida en (8) a los vectores de secuencia definidos en (9) setiene como resultado que:

idq = 2

3[sen(ωt) − cos(ωt)cos(ωt) sen(ωt) ] [1 −

1

2−1

2

0√3

2−

√3

2

]⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎣iaibic

⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦= ΛTi

(+)abc+ΛTi

(−)abc= Ip [10] + Ip [− cos(2ωt)sen(2ωt) ] = i(+)dq + i(−)dq .

(11)Siguiendo el mismo procedimiento anterior, pero ahora considerando que el marco de referencia dq gira

con una secuencia negativa (es decir, ψ = −ωt), el vector de corriente idq queda definido por:

idq = 2

3[− sen(ωt) − cos(ωt)cos(ωt) − sen(ωt)] [1 −

1

2−1

2

0√3

2−

√3

2

]⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎣iaibic

⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎦= ΛTi

(+)abc+ΛTi

(−)abc= Ip [cos(2ωt)sen(2ωt)] + Ip [−10 ] = i(+)dq + i(−)dq .

(12)De los resultados obtenidos en (11), se concluyo que al aplicar la transformacion de Park en un marco

giratorio sıncrono con secuencia positiva (ψ = ωt), la componente de secuencia negativa del vector de co-

rriente i(−)dq

aparece como armonicos al doble de la frecuencia de excitacion ω del sistema, mientras que la

componente de secuencia positiva del vector de corriente i(+)dq

aparece como un valor de CD. Para los resul-tados obtenidos en (12), al aplicar la transformacion de Park en un marco giratorio sıncrono con secuencia

negativa (ψ = −ωt), se observo que la componente de secuencia negativa del vector de corriente i(−)dq

aparece

como un valor de CD, mientras que la componente de secuencia positiva del vector de corriente i(+)dq

en este

6

abcΛ

ai

bi

ci

ii

iidi

qi

Butterworth ( ),( )

dI( ),( )

qI

Fig. 3: Diagrama a bloques para la sıntesis de componentes simetricas en el plano dq empleando un marcode referencia sıncrono.

caso aparece como armonicos al doble de la frecuencia de excitacion ω. Por lo tanto, si se aplica un filtropasabajas al vector de corriente idq tanto en (11) como en (12), se pueden obtener de manera directa losvalores en CD tanto de secuencia positiva como de secuencia negativa en el plano dq.

El diagrama a bloques para la sıntesis de componentes de secuencia positiva y negativa del vector de

corriente (i(+)dq, i(−)dq) se muestra en la Fig. 3, donde el filtro pasabajas es de tipo Butterworth de 4to. orden,

y se considera una frecuencia de corte de 20 Hz. Finalmente, es importante senalar que para los objetivos

de diagnostico unicamente la componente de secuencia negativa del vector de corriente I(−)dq

es la que aportainformacion util al esquema FDI, ya que cualquier asimetrıa en las corrientes de lınea debido a la FCA

se vera reflejada en las componentes de CD (I(−)d, I(−)q ). En consecuencia, se empleara la caracterıstica

proporcionada por la fase de secuencia negativa, la cual, se calcula a partir de la siguiente expresion:

∠I(−)dq= tan−1 I

(−)q

−I(−)d

. (13)

3.3. Esquema de deteccion y aislamiento de la falla

En caso de que ocurra una falla, la asimetrıa inducida en las corrientes de lınea puede ser rapidamentedetectada utilizando el vector de Clarke descrito en (4), ya que el efecto ocasionado en las corrientes severa directamente reflejado en el residuo generado por la magnitud del vector de Clarke en (5), incrementandosu valor al momento que se dispare la falla. En consecuencia, el residuo para llevar a cabo el proceso dedeteccion esta dado por

rs(k) = ∥Iαβ(k)∥ = √Iα(k)2 + Iβ(k)2. (14)

Ademas, se considera un umbral JTH con el fin de tomar en cuenta el ruido incorporado en la medicion delas senales. El valor del umbral JTH se establece a partir del valor maximo que presenta el residuo rs(k) enun escenario libre de falla

JTH = maxno falla ∀k

∣rs(k)∣. (15)

Ası, una falla es detectada si rs(k) > JTH .Para llevar a cabo el aislamiento de la FCA en el inversor NPC considerado desde avances previos (ver

Fig. 4), se propone llevar a cabo un caracterizacion direccional considerando la fase del vector de Clarke θαβ

y la fase de secuencia negativa ∠I(−)dq

que se presentan en la Tabla 1, donde los angulos de fase propuestospara el aislamiento de la falla se obtuvieron a partir de las derivaciones analiticas de las corrientes de lıneacon FCA en inversores trifasicos publicadas en [7]. Notar que para el caso de las fallas sencillas, el procesode aislamiento se puede realizar evaluando directamente el angulo de fase θαβ . Sin embargo, al momen-to de evaluar fallas simultaneas, este metodo se vuelve ambiguo, no obstante, incorporando la informacionde la fase de la componente de secuencia negativa es posible evaluar tambien fallas dobles en el inversor NPC.

7

Sa1

Sa2

Sa3

Sa4

Sb1

Sb2

Sb3

Sb4

Sc1

Sc2

Sc3

Sc4

+

-

dcV

+

-

dcV

Da1

Da2

Db1

Db2

Dc1

Dc2

C1

C2

z

van

vbn

vcnn

a

b

c

R L

R L

R L

PV

Module

(a)Fig. 4: Inversor trifasico NPC de tres niveles alimentado por un generador fotovoltaico e interconectado ala red electrica

Tabla 1: Localizacion de los diferentes modos de falla.

Clase Interruptor Angulo de Angulo de

de Falla Danado Fase θαβ Fase ∠I(−)dq

1 (Sa1 and/or Sa2) 150° - 210° -200° - -140°2 (Sa3 and/or Sa4) -150° - -90° 40° - 100°3 (Sb1 and/or Sb2) -90° - -30° -80° - -20°4 (Sb3 and/or Sb4) -30° - 30° -200° - -140°5 (Sc1 and/or Sc2) 30° - 90° 40° - 100°6 (Sc3 and/or Sc4) 90° - 150° -80° - -20°7 (Sa1 and/or Sa2)&(Sb1 and/or Sb2) -150° - -90° 140° - 160°8 (Sa1 and/or Sa2)&(Sc3 and/or Sc4) 120° - 180° -100° - -140°9 (Sa1 and/or Sa2)&(Sc1 and/or Sc2) 90° - 150° -100° - -140°10 (Sa1 and/or Sa2)&(Sa3 and/or Sa4) -180° - -120° -120° - -160°11 (Sa3 and/or Sa4)&(Sb3 and/or Sb4) -90° - -30° 20° - 60°12 (Sa3 and/or Sa4)&(Sb1 and/or Sb2) -120° - -60° 60° - 100°13 (Sa3 and/or Sa4)&(Sc3 and/or Sc4) -210° - -150° -100° - -160°14 (Sb1 and/or Sb2)&(Sb3 and/or Sb4) -60° - 0° 0° - -60°15 (Sb1 and/or Sb2)&(Sc1 and/or Sc2) -30° - 30° 0° - -60°16 (Sb3 and/or Sb4)&(Sc3 and/or Sc4) 30° - 90° -40° - -60°17 (Sb3 and/or Sb4)&(Sc1 and/or Sc2) 0° - 60° -20° - -60°18 (Sc1 and/or Sc2)&(Sc3 and/or Sc4) 60° - 110° -60° - -100°

Actualmente se esta trabajando en la validacion del nuevo sistema FDI basado en el procesamiento delas mediciones de corrientes de lınea, sin embargo por razones de espacio y tiempo no se incluyen en estereporte. Por lo tanto, como trabajo futuro se plante la validacion en simulacion del SFV bajo condicionesde FCA en los interruptores del inversor NPC, empleando una configuracion de control en lazo cerrado.

8

Mes

Actividad Feb. Mar Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sept. Oct. Nov. Dic.

2015

5

6

7

8

6meses con GEA y 5meses con LEICI

9

10

1

2

3

4

Actividades a realizar con el GEA

Actividades a realizar en el LEICI

11

12

13

Fig. 5: Cronograma de actividades para la estancia en Argentina.

4. Comentarios Finales y Cronograma de Actividades

En Febrero de 2015 se inicio una estancia en la Universidad de Rıo Cuarto, Argentina; posteriormenteen el mes de Julio de 2015 se continuara la estancia en la Universidad Nacional de La Plata, Argentina.Los objetivos principales de esta estancia son por un lado, reforzar el trabajo realizado hasta la fecha, yobtener los conocimientos necesarios para posteriormente llevar a cabo la extrapolacion de los algoritmosde diagnostico propuestos a sistemas eolicos. Teniendo estos objetivos en mente, se plantea una estancia enel Grupo de Electronica Aplicada (GEA) de la Universidad Nacional de Rıo Cuarto para llevar a cabo loexpuesto anteriormente, apoyado con la experiencia en sistemas de generacion eolicos del grupo de inves-tigacion GEA, del cual, el Dr. Cristian H. de Angelo funge como Co-Director. Por otra parte, tambien sepretende realizar una estancia en el LEICI - Instituto de Investigaciones en Electronica, Control y Proce-samiento de Senales de la Universidad Nacional de La Plata, con el objetivo de evaluar las capacidades detolerancia a fallas de los inversores multinivel, apoyado en la amplia experiencia de la Dra. Marıa Ines Vallay del grupo de investigacion del LEICI.

Las actividades a realizar durante la estancia de investigacion en Argentina son las siguientes:

1. Tomar curso de “Modelos Matematicos y Simulacion de Maquinas Electricas” en el GEA, y el cursode “Convertidores de Potencia en Sistemas Electricos” en el LEICI.

2. Estudiar la fısica de las fallas mas comunes en semiconductores de potencia. (GEA)

3. Evaluar el impacto de las fallas de circuito abierto en microrredes. (GEA) (A considerar)

9

4. Estudiar el efecto de las fallas de circuito abierto en inversores interconectados a la red con y sintransformador de aislamiento. (GEA)

5. Proponer esquemas de diagnostico basados en modelos y procesamiento de senales bajo la influenciade sistemas de control en lazo cerrado. (GEA)

6. Evaluar la capacidad de tolerancia a fallas para las topologıas multinivel con aplicacion a sistemasfotovoltaicos (FV) y eolicos. (LEICI)

7. Evaluar las diferentes tecnicas de modulacion para topologıas multinivel ante un evento de falla, conel fin de investigar si es posible llevar a cabo la compensacion de la falla sin utilizar dispositivossemiconductores adicionales. (LEICI)

8. Evaluar la posibilidad de extender los enfoques de control y diagnostico a inversores de n niveles.(LEICI)

9. Proponer estrategias de control tolerante a fallas para inversores interconectados a la red para sistemasFV y eolicos. (GEA)

10. Realizar evaluaciones experimentales de los algoritmos de diagnosticos para sistemas eolicos propues-tos. (GEA) (A considerar).

11. Redactar un artıculo de conferencia internacional.

12. Elaborar un artıculo para su publicacion en una revista arbitrada.

13. Redactar el reporte de actividades para CONACYT.

Referencias

[1] J. A. Pecina-Sanchez, D. U. Campos-Delgado, D. R.Espinoza-Trejo, “Multiple Fault Diagnosis in VariableSpeed Drives through Current Measurements”, 8th

International Conference on Electrical Engineering,Computing Science and Automatic Control (CCE2011), Merida, Yucatan, October 26-28, 2011.

[2] C. L. Fortescue, “Method of Symmetrical Co-Ordinates Applied to the Solution of PolyphaseNetworks”, Transactions of the American Institute ofElectrical Engineers, Vol. 37, No. 2, 1918, pp. 1027-1140.

[3] John J. Grainger, W. D. Stevenson Jr., Power SystemAnalysis, McGraw Hill, 1996.

[4] P.C. Krause, O. Wasynczuk, and S.D. Sudhoff, Analy-sis of Electric Machinery, McGraw Hill, 1987.

[5] C. H. De Angelo, G. R. Bossio, S. J. Giaccone, M.I. Valla, J. A. Solsona, and G. O. Garcıa, “OnlineModel-Based Stator-Fault Detection and Identifica-tion in Induction Motors,” IEEE Tansactions on In-dustrial Electronics, Vol. 56, No. 11, Nov. 2009, pp.4671-4680.

[6] I. Jeong, B. Jo Hyon, and K. Nam, “Dynamic Mo-deling and Control for SPMSMs With Internal TurnShort Fault,” IEEE Transactions on Power Electro-nics, Vol. 28, No. 7, July 2013, pp. 3495-3508. A

[7] D. U. Campos-Delgado, J. A. Pecina-Sanchez, D. R.Espinoza-Trejo, E. R. Arce-Santana, “Diagnosis ofOpen Switch Faults in Variable Speed Drives by Sta-tor Current Analysis and Pattern Recognition”, IETElectric Power Applications, Vol. 7, No. 6, pp. 509-522, 2013.

10