Encontrando caminos eficientes y de menor capacitancia para la transferencia de energía en un microgrid digital
Autores: Jiang, Zhengqi; Rojas-Cessa, Roberto
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Encontrando caminos eficientes y de menor capacitancia para la transferencia de energía en un microgrid digital
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Microred digital
Conmutadores de paquetes de energía
Supercondensadores
Pérdida de energía
Algoritmo de enrutamiento
Capacitancia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
En una microred digital (DMG), a diferencia de una microred análoga, la energía se transmite en cantidades bien definidas y de manera de almacenamiento y reenvío. Los nodos de una red DMG, o interruptores de paquetes de energía (EPS), utilizan supercondensadores como unidades temporales de almacenamiento de energía para controlar la cantidad de energía suministrada a una carga. Un EPS agrega la energía proveniente de diferentes entradas o fuentes y la reenvía a otros EPS o a una carga. En lugar de referirse a la potencia eléctrica, medimos la entrega de energía. Un EPS está construido con muchos supercondensadores para poder proporcionar cantidades significativas de energía a una o varias cargas. Un EPS dedica un número configurable de supercondensadores a un flujo de energía. En este documento, encontramos las condiciones para lograr la menor pérdida de energía en el suministro de energía de fuentes de energía a cargas en una DMG y proponemos un algoritmo de enrutamiento para encontrar un camino con poca capacitancia en una red DMG construida con nodos de energía de almacenamiento y reenvío. Además, debido a que un EPS tiene una cantidad finita de capacitancia, el número de flujos que la DMG puede sostener puede ser limitado. Exacerbando este problema, la transferencia pasiva de energía entre unidades de energía puede sufrir pérdidas como resultado de la capacitancia utilizada y la energía transmitida entre supercondensadores. Por lo tanto, el camino entre una fuente y una carga debe ser seleccionado cuidadosamente. Para resolver este problema, nuestro algoritmo de enrutamiento propuesto encuentra los caminos de menor capacitancia para permitir la escalabilidad de la DMG. Analizamos un camino de redes basadas en supercondensadores y destacamos las condiciones para lograr pérdidas de energía mínimas, minimizar la capacitancia del camino y equilibrar estos dos objetivos conflictivos. Analizamos estos enfoques y mostramos ejemplos numéricos en una red eléctrica pequeña. Los resultados muestran que la pérdida total de energía en esta DMG es independiente del camino, ya que esta pérdida depende solo del voltaje de los capacitores en el Nodo 1; el nodo conectado a la fuente. Además, los resultados muestran que al adoptar el algoritmo propuesto, la escalabilidad de la DMG puede aumentar al encontrar los caminos de menor capacitancia para transferir energía entre las fuentes y las cargas. Mostramos cómo funciona la transferencia de almacenamiento y reenvío en un banco de pruebas DMG real con dos EPS y dos cargas.
Descripción
En una microred digital (DMG), a diferencia de una microred análoga, la energía se transmite en cantidades bien definidas y de manera de almacenamiento y reenvío. Los nodos de una red DMG, o interruptores de paquetes de energía (EPS), utilizan supercondensadores como unidades temporales de almacenamiento de energía para controlar la cantidad de energía suministrada a una carga. Un EPS agrega la energía proveniente de diferentes entradas o fuentes y la reenvía a otros EPS o a una carga. En lugar de referirse a la potencia eléctrica, medimos la entrega de energía. Un EPS está construido con muchos supercondensadores para poder proporcionar cantidades significativas de energía a una o varias cargas. Un EPS dedica un número configurable de supercondensadores a un flujo de energía. En este documento, encontramos las condiciones para lograr la menor pérdida de energía en el suministro de energía de fuentes de energía a cargas en una DMG y proponemos un algoritmo de enrutamiento para encontrar un camino con poca capacitancia en una red DMG construida con nodos de energía de almacenamiento y reenvío. Además, debido a que un EPS tiene una cantidad finita de capacitancia, el número de flujos que la DMG puede sostener puede ser limitado. Exacerbando este problema, la transferencia pasiva de energía entre unidades de energía puede sufrir pérdidas como resultado de la capacitancia utilizada y la energía transmitida entre supercondensadores. Por lo tanto, el camino entre una fuente y una carga debe ser seleccionado cuidadosamente. Para resolver este problema, nuestro algoritmo de enrutamiento propuesto encuentra los caminos de menor capacitancia para permitir la escalabilidad de la DMG. Analizamos un camino de redes basadas en supercondensadores y destacamos las condiciones para lograr pérdidas de energía mínimas, minimizar la capacitancia del camino y equilibrar estos dos objetivos conflictivos. Analizamos estos enfoques y mostramos ejemplos numéricos en una red eléctrica pequeña. Los resultados muestran que la pérdida total de energía en esta DMG es independiente del camino, ya que esta pérdida depende solo del voltaje de los capacitores en el Nodo 1; el nodo conectado a la fuente. Además, los resultados muestran que al adoptar el algoritmo propuesto, la escalabilidad de la DMG puede aumentar al encontrar los caminos de menor capacitancia para transferir energía entre las fuentes y las cargas. Mostramos cómo funciona la transferencia de almacenamiento y reenvío en un banco de pruebas DMG real con dos EPS y dos cargas.