Proyecto de investigación:

Título: Técnicas de control avanzado para la mejora de la operación de convertidores VSI conectados a la red eléctrica (COCORED).
Referencia: DPI2010-15110
Periodo: 1 de Enero de 2011 - 31 de Diciembre de 2013 (prorrogado a 31/3/2014).

 Equipo de trabajo: Dr. Robert Griñó (Investigador Principal), Dr. Domingo Biel, Dr. Ramon Costa, Dr. Arnau Dòria, Prof. Enric Fossas, Dr. Josep M. Olm,  Sr. Germán Ramos, Sr. Marcos Orellana.

Página Web del grupo de investigación:   http://aces.upc.es/

Resumen:

El proyecto prevé hacer contribuciones tanto en el ámbito de las técnicas de control de sistemas como en una aplicación de electrónica de potencia de notable interés práctico y, por tanto, su finalidad es doble. Por un lado, obtener resultados de carácter teórico en el ámbito de las técnicas de control que se trabajarán. Estos resultados se prevén en dos áreas: primera, obtención de algoritmos de control robustos frente a incertidumbre en los modelos y frecuencia fundamental de las señales periódicas a seguir y a atenuar; y, segunda, establecer metodologías de diseño claras que permitan su uso industrial. Y, por otro lado, aplicar las técnicas de control y aquellas mejoras de carácter teórico que se obtengan al problema concreto de la conversión AC-DC y DC-AC en presencia de una red en situación no ideal con el fin de mantener unas prestaciones adecuadas. Es importante remarcar que las situaciones anómalas que puede presentar la red se recogen adecuadamente en las incertidumbres que se tratarán desde el punto de vista teórico en el trabajo en técnicas de control.

En todos los casos la planta de aplicación será un convertidor estático trifásico con bus DC de tensión (bidireccional en potencia) en sus dos modos de funcionamiento: rectificador e inversor conectados a red. Asimismo, se hará especial hincapié en la validación de su operación con características diversas de la red: variaciones de frecuencia, presencia de armónicos de tensión, asimetrías del sistema trifásico y valores diversos y cambiantes de impedancia de red (redes fuertes y débiles). Cabe destacar que la dinámica de estas plantas es muy rápida, que son sistemas altamente ruidosos en las medidas, que los sensores se hallan limitados en ancho de banda por razones de coste y que el periodo de muestreo no puede ser tan pequeño como se quiera por el tiempo de cálculo del algoritmo de control y por la necesidad de acotar las pérdidas de conmutación a fin de obtener rendimientos energéticos de operación adecuados.

Es también un objetivo esencial del proyecto velar por la obtención de diseños que sean atractivos, por complejidad y coste de implementación hardware, para el sector industrial.


Publicaciones:

Revistas internacionales:

  1. D. Jeltsema, A. Dòria-Cerezo. Modeling of Systems with Position-Dependent Mass Revisited: a Port-Hamiltonian Approach, Journal of Applied Mechanics, vol. 78, no. 6, pp. 061009(1)- 061009(6), 2011 (ISSN: 0021-8936).
  2. R.S. Muñoz-Aguilar, A. Dòria-Cerezo, E. Fossas, R. Cardoner. Sliding mode control of a stand-alone wound rotor synchronous generator, IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol. 58, no. 10, pp. 4888-4897, 2011 (ISSN: 0278-0046).
  3. A. Dòria-Cerezo, V. I. Utkin, R. S. Muñoz-Aguilar, and E. Fossas. Control of a Stand-Alone Wound Rotor Synchronous Generator: Two Sliding Mode Approaches via Regulation of the d-Voltage Component. IEEE Trans. on Control Systems Technology. DOI 10.1109/TCST.2011.2142310 (ISSN: 1063-6536).
  4. J.M. Olm, X. Ros-Otón, Y.B. Shtessel. Stable inversion of Abel equations: application to tracking control in DC-DC nonminimum phase boost converters. Automatica, vol. 47, pp. 221-226, 2011 (ISSN: 0005-1098).
  5. J.M. Olm, X. Ros-Otón. Approximate tracking of periodic references in bilinear systems via stable inversión. Discrete and Continuous Dynamical Systems – Series B, vol. 15, pp. 197-215, 2011 (ISSN: 1531-3492).
  6. G.A. Ramos, R. Costa-Castelló, J.M. Olm. Revisión de control repetitivo digital en condiciones de frecuencia variable. Ingeniería e Investigación, vol. 31, pp. 29-37, 2011 (ISSN: 2248-8723).
  7. J.M. Olm, X. Ros-Otón, T.M. Seara. Periodic solutions with nonconstant sign in Abel equations of the second kind. Journal of Mathematical Analysis and Apllications, vol. 381, pp. 582-589, 2011 (ISSN: 0022-247X).
  8. G.A. Ramos, J.M. Olm, R. Costa-Castelló. Digital repetitive control under non-uniform sampling: an LMI stability analysis. Mathematical Problems in Engineering, vol. 2011,  Article ID 120570, 16 pp., 2011 (ISSN: 1024-123X).
  9. G. A. Ramos, R. Costa-Castelló. Power factor correction and harmonic compensation using second-order odd-harmonic repetitive control. IET Control Theory & Applications, Vol.6, N. 11,pp. 1633-1644, 2012. (ISSN: 1751-8644)
  10. J. Na, R. Costa-Castelló, R. Griñó, X. Ren. Discrete-Time Repetitive Controller for Time-Delay Systems with Disturbance Observer. Asian Journal of Control. Vol. 14, N. 5,pp. 1340-1354, 2012. (ISSN: 1561-8625)
  11. R. Costa-Castelló, J. M. Olm, H. Vargas, G. A. Ramos. An Educational Approach to the Internal Model Principle For Periodic Signals. International Journal of Innovative Computing, Information and Control (IJICIC). Vol. 8, N. 8, pp. 5591-5606, 2012. (ISSN 1349-4198)
  12. G. A. Ramos, R. Costa-Castelló, J. M. Olm. Analysis and design of a robust odd-harmonic repetitive controller for an active filter under variable network frequency. Control Engineering Practice, Vol. 20, N. 9, pp. 895-903, 2012. (ISSN: 0967-0661)
  13. J. M. Olm, D. Biel, M. Spinetti-Rivera, E. Fossas. Harmonic balance-based control of a boost DC/AC converter. International Journal of Circuit Theory and Applications, Vol. 40, N. 8, pp. 777-792, 2012 (ISSN: 1097-007X)
  14. E. Fossas, A. Granados. Occurrence of Big Bang Bifurcations in Discretized Sliding- mode Control Systems. Differential Equations and Dynamical Systems, Vol. 21, N. 1-2, pp. 35-43, 2013, Springer. (ISSN: 0971-3514)
  15. C. Meza, D. Biel, D. Jeltsema, J. M. A. Scherpen. Lyapunov-Based Control Scheme for Single-Phase Grid-Connected PV Central Inverters. IEEE Transactions
    on Control Systems Technology. Vol. 20, N. 2, pp. 520-529, 2012. (ISSN: 1063-6536)
  16. D. Jeltsema, A. Dòria-Cerezo. Port-Hamiltonian formulation of systems with memory, Proceedings of the IEEE, Vol. 100, N. 6, pp. 1928-1937, 2012. (ISSN: 0018-9219)
  17. A. Dòria-Cerezo, V. I. Utkin, R. S. Muñoz-Aguilar, E. Fossas. Control of a stand-alone wound rotor synchronous generator: two sliding mode approaches via regulation of the d-voltage component. IEEE Trans. on Control Systems Technology, Vol. 20, N. 3, pp. 779-786, 2012. (ISSN: 1063-6536)
  18. R. Griñó, R. Ortega, E. Fossas. A feedback-based L2-norm limiter for periodic signals. Automatica, Vol. 48, N. 1, pp. 205-210, January 2012. (ISSN 0005-1098)
  19. A. Dòria-Cerezo, M. Bodson, C. Batlle, R. Ortega. Study of the stability of a direct stator current controller for a doubly-fed induction machine using the complex Hurwitz test. IEEE Trans. on Control Systems Technology, Vol. 21, N. 6, pp. 2323-2331, 2013. (ISSN: 1063-6536)
  20. R. S. Muñoz-Aguilar, A. Dòria-Cerezo, P. F. Puleston. Direct synchronous- asynchronous conversion system for hybrid electrical vehicle applications. An energy-based modeling approach. Int. Journal of Electrical Power and Energy Systems, Vol. 47, pp. 264- 279, 2013. (ISSN: 0142-0615)
  21. I. López-Garcia, G. Espinosa-Pérez, H. Siguerdidjane, A. Dòria-Cerezo. On the passivity-based power control of a doubly-fed induction machine. Int. Journal of Electrical Power and Energy Systems, Vol. 45, pp. 303-312, 2013. (ISSN: 0142-0615)
  22. A. Dòria-Cerezo. Comments on "Control and performance of a doubly-fed induction machine intended for a flywheel energy storage system". IEEE Trans. on Power Electronics, Vol. 28, N. 1, pp. 605-606, 2013. (ISSN: 0885-8993)
  23. J. M. Olm, X. Ros-Otón. Existence of periodic solutions with nonconstant sign in a class of generalized Abel equations. Discrete and Continuous Dynamical Systems – Series A, Vol. 33, N. 4, pp. 1603-1614, 2013. (ISSN 1078-0947)
  24. M. di Bernardo, A. di Gaeta, U. Montanaro, J. M. Olm, S. Santini. Experimental validation of the discrete-time MCS adaptive strategy. Control Engineering Practice, Vol. 21, N. 6, pp. 847-859, 2013. (ISSN: 0967-0661)
  25. M. di Bernardo, U. Montanaro, J. M. Olm, S. Santini. Model reference adaptive control of discrete-time piecewise linear systems. International Journal of Robust and Nonlinear Control, Vol. 23, N. 7, p. 709-730, 2013. (ISSN: 1099-1239)
  26. M. Spinetti-Rivera, J. M. Olm, D. Biel, E. Fossas. Bifurcation analysis of a Lyapunov-based controlled boost converter. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, Vol. 18, N. 11, pp. 3108-3125, 2013. (ISSN: 1007-5704)
  27. R. Ramos, D. Biel, E. Fossas, R. Griñó. Sliding mode controlled multiphase buck converter with interleaving and current equalization. Control Engineering Practice, Vol. 21, N. 5, pp. 737-746, 2013. (ISSN: 0967-0661)
  28. J. Chavarría, D. Biel, F. Guinjoan, C. Meza, J. J. Negroni. Energy- Balance Control of PV Cascaded Multilevel Grid-Connected inverters for Phase-Shifted and Level-Shifted Pulse-Width Modulations. IEEE Trans. on Industrial Electronics, Vol. 60, N. 1, pp. 98-111, 2013. (ISSN: 0278-0046)
  29. G. A. Ramos, R. Costa-Castello. Optimal anti-windup synthesis for repetitive controllers. Journal of Process Control, Vol. 23. N. 8, pp. 1149-1158, 2013. (ISSN: 0959-1524)

Revistas nacionales:

  1. R. Costa-Castelló, G. A. Ramos, J. M. Olm. Control repetitivo digital de sistemas con frecuencia incierta o variante en el tiempo. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial (RIAI), Vol. 9, N. 3, pp. 219-230, 2012. (ISSN: 1697-7912)

Capítulos de libro:

  1. D. Biel, A. Dòria-Cerezo, E. Fossas, R.S. Muñoz-Aguilar and R. Ramos-Lara. Two applications of Sliding Mode Control in Energy Generation and Power Electronics. En in Sliding Modes after the First Decade of the 21st Century.  Leonid Fridman, Jaime Moreno and Rafael Iriarte (Eds.) LNCIS 412, Chapter 16, pp. 439-463 (ISBN 978-3-642-22163-7).
  2. D. Biel, E. Fossas. Sliding Modes. Dynamics and Control of Switched Electronic Systems. F. Vasca, L. Iannelly. Springer-Verlag London, pp. 299-319. 2012. (ISBN: 978- 14471-2884-7)

Congresos internacionales:

  1. A. Dòria-Cerezo, E. Fossas, R.S. Muñoz-Aguilar. The ideal sliding dynamics of a stand-alone synchronous generator. Proc. 7th European Nonlinear Dynamics Conference (ENOC 2011), Rome, 24-29 de Julio de 2011 (ISBN: 978-88-906234-2-4). Congreso: 7th European Nonlinear Dynamics Conference, Rome, 24-29 de Julio de 2011.
  2. D. Jeltsema, A. Dòria-Cerezo. Port-Hamiltonian Modeling of Systems with Position-Dependent Mass. Proc. 18th IFAC World Congress, Milán, Italia, 28 de Agosto a 2 de Septiembre de 2011, pp. 13468-13473 (ISBN: 978-3-902661-93-7). Congreso: 18th IFAC World Congress, Milan, 28 de Agosto a 2 de Septiembre de 2011.
  3. N. Roqueiro, M. G. de Faria, E. Fossas. Sliding Mode Controller and Flatness Based Set-Point Generator for a Three Wheeled Narrow Vehicle. Proc. 18th IFAC World Congress, Milán, Italia, 28 de Agosto a 2 de Septiembre de 2011, pp. 11925-11930 (ISBN: 978-3-902661-93-7). Congreso: 18th IFAC World Congress, Milan, 28 de Agosto a 2 de Septiembre de 2011.
  4. M. di Bernardo, A. di Gaeta, U. Montanaro, J.M. Olm, S. Santini. Discrete-time MRAC with minimal controller synthesis of an electronic throttle body. Proc. 18th IFAC World Congress, Milán, Italia, 28 de Agosto a 2 de Septiembre de 2011, pp. 5064-5069 (ISBN: 978-3-902661-93-7).
  5. G. Ramos, J.M. Olm, R. Costa-Castelló. Repetitive control of an active filter under varying network frequency: power factor correction. Proc. IEEE XI Latin American Robotics Competition & Colombian Conference on Automatic Control, Bogotá (Colombia), 1-4 de Octubre de 2011 (ISBN: 978-1-4577-1689-8).
  6. G. Ramos, R. Costa-Castelló. An optimal anti-windup strategy for repetitive control Systems. Proc. of 50th IEEE Conference on Decision and Control and European Control Conference (CDC-ECC, 2011), Orlando, FL, USA, December 12-15, 2011, pp. 6043-6048 (ISBN 978-1-61284-799-3).
  7. M. Orellana, R. Griñó. On the stability of discrete-time active damping methods for VSI converters with a LCL input filter. Proc. of the 38th Annual Conference of the Industrial Electronics Society (IECON 2012), pp. 2378-2383, 2012. (ISBN: 978-1-4673-2421-2)
  8. J. More, P. Puleston, C. Kunusch, E. Fossas. Multi input sliding mode control of an autonomous fuel cell-supercapacitor hybrid system. Proc. of the 12th International Workshop on Variable Structure Systems (VSS 2012), pp. 184 – 189, 2012. (ISBN: 978-1-4577-2067-3)
  9. A. Dòria-Cerezo, L. van der Heijden, J. M.A. Scherpen. Memristive Port- Hamiltonian Control: Path-Dependent Damping Injection in Control of Mechanical Systems. Proc. 4th IFAC Workshop on Lagrangian and Hamiltonian Methods for Non Linear Control, pp. 172-177, 2012.
  10. M. Orellana, R. Griñó. Digital AFC Control of a Three-Phase Three-Wire Unity- Power-Factor PWM Rectifier. Proc. of the 9th Asian Control Conference (ASCC 2013), pp. 1-6, Istanbul (Turquia), Junio 2013. (ISBN 978-1-4673-5769-2)
  11. J. Pérez, S. Cóbreces, F. Huerta, R. Griñó, F.J. Rodríguez, E.J. Bueno, I. Sanz. Static reference frame LQR optimal state-feedback control for Static-Series Compensators. Proc. of the 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2013), pp. 3776-3781, Vienna (Austria) , Noviembre 2013. (ISBN 978-1-4799-0224-8)
  12. M. Orellana, R. Griñó. Discrete-Time AFC Control of a Single-Phase Full-Bridge LCL PWM Rectifier. Proc. of the 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2013), pp. 3474-3479, Vienna (Austria) , Noviembre 2013. (ISBN 978-1- 4799-0224-8)
  13. D. Biel, A. Dòria-Cerezo, E. Fossas. Sliding mode control of a single-phase LCL full-bridge rectifier. Proc. of the 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2013), pp. 3752-3757, Vienna (Austria) , Noviembre 2013. (ISBN 978-1-4799-0224-8)
  14. A. Dòria-Cerezo, P. F. Puleston, C. Kunusch. Control of an active rectifier with an inductive-capacitive-inductive filter using a twisting based algorithm. Proc. of the 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2013), pp. 3416- 3421, Vienna (Austria) , Noviembre 2013. (ISBN 978-1-4799-0224-8)
  15. A. Dòria-Cerezo, M. Bodson. Root locus rules for polynomials with complex coefficients. Proc. of the 21st Mediterranean Conference on Control and Automation (MED 2013), pp. 663-670, Chania (Grecia), Junio 2013. (ISBN 978-1-4799-0997-1)
  16. S. Sanchez, R. Ortega, G. Bergna, M. Molinas, R. Griñó. Conditions for Existence of Equilibrium Points of Systems with Constant Power Loads. Proc. of the 52nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC 2013), pp. 3641-3646, Firenze (Italia), Diciembre 2013. (ISBN 978-1-4673-5716-6)
  17. M. Orellana, R. Griñó. Some Considerations about Discrete-Time AFC Controllers. Proc. of the 52nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC 2013), pp. 6904-6909, Firenze (Italia), Diciembre 2013. (ISBN 978-1-4673-5716-6)
  18. N. Carrero, C. Batlle, E. Fossas. Cascade sliding mode-PID controller for a coupled-inductor boost converter. Proc. of the 52nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC 2013), pp. 3653-3658, Firenze (Italia), Diciembre 2013. (ISBN 978-1-4673- 5716-6)
  19. A. Salvi, S. Santini, D. Biel-Solé, J. M. Olm, M. di Bernardo. Model reference adaptive control of a full-bridge buck inverter with minimal controller synthesis. Proc. of the 52nd IEEE Conference on Decision and Control (CDC 2013), pp. 3469-3474, Firenze (Italia), Diciembre 2013. (ISBN 978-1-4673-5716-6)

Congresos nacionales:

  1. D. Biel, E. Fossas, R. Ramos. “Control en modo deslizante para un convertidor reductor multifase en entrelazado con ecualización de corriente”. Seminario anual de automática y electrónica industrial (SAAEI). Badajoz, pp. 161-166, 6-8 Julio 2011 (ISBN: 978-84-933682-3-4).
  2. R. Costa-Castelló, G. Ramos, J.M. Olm. A comparative study of repetitive control techniques for active power filters under network frequency variations. Proc. IV Seminar for Advanced Industrial Control Applications (SAICA’11), Barcelona, España, 07/10/2011-08/10/2011, pp. 116-121 (ISBN: 978-84-7653-762-6).
  3. G. A. Ramos, J. A. Cortés, R. Costa-Castelló. Control GPI-repetitivo de corriente en inversores en entornos con impedancia de red incierta. Actas de las XXXIII Jornadas de Automática. Vigo, pp. 399-405, Septiembre 2012.(ISBN: 978-84-8158-583-4)
  4. J. R. Rodríguez-Villarreal, D. Biel, F. Guinjoan. Influencia de los parámetros de diseño de un inversor fotovoltaico en la estabilidad de una microred. Actas del Seminario anual de automática y electrónica industrial (SAAEI 2012), pp. 390-395, Julio 2012. (ISBN: 978-972-98603-5-5)
  5. D. Biel, A. Dòria-Cerezo, E. Fossas. Control en modo deslizante de un rectificador monofásico con un filtro LCL. Actas del XX Seminario Anual de Automática, Electrónica Industrial e Instrumentación (SAAEI 2013), Madrid (España), Julio 2013. (ISBN: 978-84-15302-60-5)
  6. J. Chavarria, D. Biel, F. Guinjoan. Estudio y Simulación de MOSFETs de Carburo de Silicio (SiC) mediante PSIM para un Inversor Fotovoltaico en Puente Completo Conectado a Red. Actas del XX Seminario Anual de Automática, Electrónica Industrial e Instrumentación (SAAEI 2013), Madrid (España), Julio 2013. (ISBN: 978-84-15302-60-5)
  7. M. Orellana, R. Griñó. Control digital basado en AFC de un rectificador trifásico PWM. Actas del XX Seminario Anual de Automática, Electrónica Industrial e Instrumentación (SAAEI 2013), Madrid (España), Julio 2013. (ISBN: 978-84-15302-60-5)
  8. M. Orellana, R. Griñó. Técnicas de control avanzadas para la mejora de la operación de convertidores VSI conectados a la red eléctrica. Actas del XI Simposio CEA de Ingeniería de Control, pp. 61-66, Valencia (España), Abril 2013. (ISBN: 978-84-695-7298-6)

Libros:

  1. G. A. Ramos, R. Costa-Castelló, J. M. Olm. Digital Repetitive Control under Varying Frequency Conditions. Lecture Notes in Control and Information Sciences Series, Vol. 446, Springer, 2013. (ISBN 978-3-642-37777-8)