Estimación de parámetros en máquinas y dispositivos eléctricos minimizando el error de estimación entre las variables eléctricas medidas y calculadas mediante un modelo de programación no lineal
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2024-02-16
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Altmetric
Descripción
Esta investigación se centra en el desarrollo de modelos de estimación paramétrica aplicados a tres dispositivos clave en la ingeniería eléctrica: transformadores, reactores y celdas solares. El objetivo principal es determinar con precisión los parámetros fundamentales de estos dispositivos, por medio de la implementación de estos modelos en el software Julia. Los resultados de la investigación revelaron una notable similitud entre los parámetros estimados y los valores reportados en la literatura, lo que confirma la eficacia de los modelos de optimización empleados. En particular, los valores obtenidos para la resistencia de magnetización, la reactancia de magnetización, la resistencia en serie y la reactancia en serie en los transformadores se alinearon estrechamente con los valores de referencia en la literatura. Además, el software empleado logró estimar con precisión la corriente y tensión en los transformadores, lo que demuestra su efectividad. Para los reactores, la investigación demostró que el modelo matemático propuesto permite estimar adecuadamente los parámetros de resistencia, reactancia, resistencia en serie, reactancia en serie, corriente y voltaje, nuevamente mostrando una concordancia razonable con los valores de referencia en la literatura. En el caso de las celdas solares, también tuvieron éxito en la estimación de parámetros críticos como la corriente de inversa de saturación y la corriente de fotoeléctrica, lo que sugiere su utilidad en la estimación paramétrica de estas celdas. Un aspecto destacado de esta investigación es el tiempo de procesamiento empleado por la herramienta de optimización para problemas de programación no lineal disponible para Julia, que resultó ser significativamente menor que los tiempos de procesamiento reportados en investigaciones previas. Esto indica la eficiencia de los modelos propuestos y su viabilidad para su implementación en aplicaciones del mundo real. En resumen, esta investigación propuso la utilización de las herramientas de programación no lineal del software Julia para la estimación paramétrica en transformadores, reactores y celdas solares, validados a través de comparaciones con valores de referencia en la literatura. Estos modelos eléctricos implementados en Julia prometen mejorar la caracterización y eficiencia de estos dispositivos en diversas aplicaciones eléctricas.
Resumen
This investigation focuses on the development of parametric estimation models applied to three devices in electrical engineering: transformers, reactors, and solar cells. The objective is determine the fundamental parameters of these devices through the implementation of these models in Julia software. The results revealed a notable similarity between the estimated parameters and the values reported in the literature, confirming the effectiveness of the optimization models employed. Particularly, the obtained values for magnetization resistance, magnetization reactance, series resistance, and series reactance in transformers closely aligned with the reference values in the literature. Additionally, the employed software accurately estimated the current and voltage in transformers, demonstrating its effectiveness. For reactors, the research showed that the proposed mathematical model allows for adequate estimation of parameters such as resistance, reactance, series resistance, series reactance, current, and voltage, once again showing reasonable agreement with reference values in the literature. In the case of solar cells, the estimation of critical parameters such as reverse saturation current and photocurrent were practically identical to those reported in the literature, suggesting their utility in the parametric estimation of these devices. Another result of this work is the processing time employed by the optimization tool for nonlinear programming problems available for Julia, which turned out to be significantly lower compared to the processing times reported in previous research. This indicates the efficiency of the proposed models and their feasibility for implementation in real-world applications. In summary, this investigation proposed the use of nonlinear programming tools in Julia software for parametric estimation in transformers, reactors, and solar cells, validated through comparisons with reference values in the literature. These electrical models implemented in Julia promise to enhance the characterization and efficiency of these devices in various electrical applications.
Palabras clave
Estimación paramétrica, Julia, Transformadores de distribución, Celdas solares, Reactores en derivación