Los sectores del vehículo eléctrico, infraestructura de carga y las smartgrids están experimentando un gran desarrollo técnico y penetración en el mercado aumentando las necesidades de ensayos de potencia en I+D, validación de prototipos y producción. Las plataformas de ensayo son cada vez más complejas y requieren ensayos tanto en alterna como en continua bidireccional: absorbiendo energía de la red e inyectándola. Los equipos bajo test combinan cada vez más funcionalidades: carga y descarga de baterías, inyección a red eléctrica, funcionamiento en isla, hibridación con fotovoltaica, vehicle to grid…. Para dar respuesta a estas necesidades CINERGIA ha diseñado una gama de productos en la que destaca la flexibilidad del hardware, la adaptabilidad a aplicaciones concretas y su software de interfaz, desarrollado por ingenieros para ingenieros con objeto de satisfacer de forma intuitiva los ensayos más complejos.
Flexibilidad hardware
La plataforma de potencia de CINERGIA se basa en un convertidor regenerativo back-to-back de IGBTs. El filtro activo trifásico de entrada permite un consumo, o inyección, de corriente cumpliendo los más estrictos requisitos de calidad con una THDi inferior al 3% y un factor de potencia próximo a la unidad. Para aquellas aplicaciones que requieren un control de la energía reactiva, por ejemplo, para dar soporte a la red, los equipos admiten la selección del nivel de reactiva deseado. El convertidor de salida, tres ramas de IGBTs, se configura y se controla de forma distinta según el modelo: fuente de tensión 4Q de AC (monofásica o trifásica), fuente de corriente 4Q AC (monofásica o trifásica) o buck/ boost bidireccional en DC. La robustez de esta plataforma de control, desarrollada para trabajar 24/7, hace posible su uso en las aplicaciones más exigentes.
Estructura Equipos Cinergia
La flexibilidad, única en el mercado, de los equipos de CINERGIA se debe sin duda a la plataforma y el firmware de control, íntegramente desarrollados por el equipo de I+D, que saca el máximo provecho al hardware. Basada en procesadores digitales de señal, DSP, en el año 2018 la plataforma de control es rediseñada sustituyendo los DSP de coma fija por DSPs de coma flotante y mayor potencia de cálculo, permitiendo un importante salto tecnológico. La medida de señales de control se realiza mediante un oversampling de 16 muestras por ciclo de control lo que permite trabajar con una elevada resolución y, al mismo tiempo, un nivel de ruido muy bajo. Gracias a esto, los lazos de control se han ajustado y optimizado permitiendo transitorios inferiores al milisegundo en toda la gama de potencia, desde 7.5 a 200kVA.
Software de interfaz
El usuario puede sacar el máximo provecho a la flexibilidad del equipo gracias a la interfaz HMI, formada por un embedded PC, en el equipo de CINERGIA, y una aplicación software desarrollada por nuestros ingenieros y mejorada a partir de la experiencia y el feedback de los usuarios. El control remoto se realiza mediante protocolo abierto y documentado basado en MODBUS TCP. La aplicación software de interfaz ha sido actualizada y mejorada en 2019 con la función STEPS mediante la cual los ensayos, programados en pasos, se ejecutan en el DSP del equipo permitiendo ensayos de gran precisión y determinismo. Asimismo, la última versión de STEPS incorpora ensayos preconfigurados Low Voltage Ride Through (LVRT) y IEC 61000-4-11 (huecos de tensión), 4-13 (armónicos), 4-14 (fluctuaciones de tensión) y 4-28 (fluctuaciones de potencia).
Adaptabilidad
Esta combinación de plataforma de potencia, hardware y firmware de control y software de interfaz constituyen la gama PLUS de CINERGIA que, de una forma única, se ofrece en distintos modelos para que se adapten a las necesidades de cada ensayo: • Equipos de 1 función: se trata de equipos optimizados para trabajar únicamente como fuente de tensión AC de 4Q (GE+) o como fuente de corriente AC de 4Q (EL+) o como fuente bidireccional de continua (B2C+). Estos equipos son la solución más competitiva para plataformas de ensayo con necesidades muy bien definidas.
- Equipos que combinan 2 funciones: se trata de equipos que ofrecen dos funciones en un único hardware: GE+ vAC/DC (combinando un GE+ y un B2C+), EL+ vAC/DC (combinando una EL+ y un B2C+) y el GE/EL+ vAC (combinando un GE+ y una EL+). Estos equipos son la solución ideal para plataformas que de forma no simultánea tienen necesidades distintas.
- El equipo completo “todo en uno” GE/EL vAC/DC que combina en un único equipo todas las funciones del catálogo de producto de CINERGIA: GE+, EL+ y B2C+. Este equipo, único en el mercado, es la solución perfecta para aquellos laboratorios que buscan la mayor flexibilidad en sus ensayos actuales y futuros.
Power Hardware in the Loop y Open Converter
El campo de la investigación académica es uno de los más importantes para CINERGIA, gracias a la colaboración continuada con equipos de investigadores y la participación en un gran número de proyectos. Por ello se han desarrollado equipos específicos para este campo:
- Power Hardware in the Loop (PHIL): en estas aplicaciones la fuente se comporta como un Amplificador de Potencia conectado a un sistema de control en tiempo real (RTCS por sus siglas en inglés), convirtiendo las señales analógicas de consigna en señales de tensión AC, corriente AC o DC dependiendo del modelo.
- Open Converter: en estas aplicaciones el sistema de control en tiempo real controla el convertidor a bajo nivel, mandando consignas PWM y recibiendo directamente las lecturas analógicas de tensión y corriente del convertidor. El sistema de control, por tanto, se realiza en el RTCS y no en la plataforma de control de CINERGIA que es sustituida por una tarjeta de adaptación de señales y protección a nivel hardware.
