Proyecto INERTIA

Convertidor electrónico de potencia de uso doble para nanorredes residenciales en DC y AC

INERTIA

Convertidor electrónico de potencia de uso doble para nanorredes residenciales en DC y AC

Las redes de distribución de energía eléctrica se han configurado a lo largo de la historia mediante tecnología ac, así como las primeras microrredes y nanorredes. Sin embargo, en la actualidad, nos encontramos ante un nuevo paradigma dado que las redes de distribución de energía eléctrica en dc comienzan a ser una realidad. Se observa un incremento de dispositivos que operan en dc, principalmente relacionados con las fuentes de energía renovable, con los sistemas de almacenamiento de energía, además de con algunas cargas, en entornos residenciales, comerciales e industriales. Por lo tanto, esta nueva realidad invita a pensar en que nos encontramos ante una época inminente en la cual van a coexistir las redes de distribución y las microrredes en ac y en dc. Este hecho demanda nuevos aspectos de investigación para este tipo de redes mixtas o híbridas, y principalmente sobre los convertidores de electrónica de potencia asociados, dado que se consideran la tecnología clave que garantiza un funcionamiento adecuado de este tipo de sistemas. Se requerirá, por tanto, el estudio de nuevos aspectos particulares a este tipo de redes, con el fin de poder desarrollar y proponer nueva legislación y políticas al respecto.

En este contexto y en este nicho tecnológico, el proyecto INERTIA busca concebir un nuevo concepto de convertidor electrónico de potencia que actúe de interfaz con fuentes de energía renovable, con sistemas de almacenamiento de energía y con algunas cargas (en particular, con el vehículo eléctrico), principalmente en entornos residenciales. La idea central del nuevo convertidor de potencia subyace en su uso doble tanto para redes en ac como para redes en dc usando los mismos elementos pasivos, dispositivos semiconductores y terminales externos. Al mismo tiempo, durante el diseño de los convertidores de uso doble, se debe evitar la existencia de componentes que sólo se utilicen en el modo ac o en el modo dc, dado que se incurriría en costes adicionales. Este nuevo concepto de convertidor, junto con el diseño adecuado de los sistemas de control avanzados proporcionará una mayor flexibilidad, universalidad, modularidad, resiliencia y eficiencia a los sistemas de energía eléctrica basados en renovables y durante el proceso de transición energética, dado que a corto plazo coexistirán infraestructuras en dc y en ac a nivel residencial.

El enfoque para conseguir este objetivo tan ambicioso está basado en tres aspectos clave:

Consideración de las redes eléctricas híbridas ac y dc a nivel residencial

Incorporación de los últimos avances de la ciencia y tecnología de los materiales

(dispositivos semiconductores, condensadores, bobinas y materiales de aislamiento)

Incorporación de sistemas de control avanzados, precisos y robustos

Para garantizar el desempeño de funciones auxiliares para una integración suave y fiable del nuevo convertidor y de los recursos energéticos

Publicaciones

ARTÍCULOS EN REVISTA

Gaeed Seger Al-salloomee, Ali, Enrique Romero-Cadaval, and Carlos Roncero-Clemente. 2024. «Robust Control Scheme for Optimal Power Sharing and Selective Harmonic Compensation in Islanded Microgrids», Electronics 13, no. 18: 3719. https://doi.org/10.3390/electronics13183719

O. Matiushkin, O. Husev, H. Afshari, E. Romero-Cadaval and C. Roncero-Clemente, «Forward-Based DC-DC Converter With Eliminated Leakage Inductance Problem», IEEE Transactions on Industrial Electronics. doi: 10.1109/TIE.2024.3429626.

Javier Gutiérrez-Escalona, Carlos Roncero-Clemente, Oleksandr Matiushkin, Mohammadreza Azizi, João Martins, «Global power sharing and virtual inertia control for the interlinking modular universal converter in standalone hybrid ac/dc microgrid», Electric Power Systems Research, Volume 255, June 2026, 112764. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2026.112764.

Javier Gutiérrez-Escalona, J. Javier González-Antúnez, Carlos Roncero-Clemente, Oleksandr Matiushkin, Vitor Fernão Pires & Enrique Romero-Cadaval, «Dual-output hybrid converter based on the modular universal dc-ac/dc converter», Scientific Reports , Article number: (2026).

Javier Gutiérrez-Escalona, Carlos Roncero-Clemente, Oleksandr Husev, Oleksandr Matiushkin, Frede Blaabjerg, «Artificial Intelligence in the Hierarchical Control of AC, DC, and Hybrid AC/DC Microgrids: A Review» IEEE Access (Volume: 12) 157227 – 157246 25 October 2024. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3486382.

CONTRIBUCIONES EN CONGRESOS

H. Afshari, O. Husev, O. Matiushkin, D. Vinnikov and C. Roncero-Clemente, «DC-Ready Flyback-Based Micro-Converter,» 2024 IEEE 18th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG), Gdynia, Poland, 2024, pp. 1-6, doi: 10.1109/CPE-POWERENG60842.2024.10604344.

O. Matiushkin, O. Husev, E. Romero-Cadaval and C. Roncero-Clemente, «Implementation of MPPT Hill Climbing Technique for Forward Based DC-DC Converter,» 2024 IEEE 18th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG), Gdynia, Poland, 2024, pp. 1-6, doi: 10.1109/CPE-POWERENG60842.2024.10604422.

Gutiérrez-Escalona, Javier & Roncero-Clemente, Carlos & Husev, Oleksandr & Gonzalez-Romera, Eva & Milanes-Montero, Maria & Dragicevic, Tomislav. (2024). A Survey on Application of Artificial Intelligence Techniques in Microgrid Control. 1-7. 10.1109/CPE-POWERENG60842.2024.10604299.

J. Gutiérrez-Escalona, C. Roncero-Clemente, O. Husev, O. Matiushkin, F. Barrero-González and E. González-Romera, «Model-Free Deep Reinforcement Learning-based Current Control for the Dual-Purpose dc-dc/ac Power Converter,» 2024 IEEE 18th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG), Gdynia, Poland, 2024, pp. 1-6, doi: 10.1109/CPE-POWERENG60842.2024.10604305.

C. Roncero-Clemente, J. -G. Escalona, V. F. Pires, O. Matiushkin, M. I. Milanés-Montero and E. Romero-Cadaval, «Dead-Beat-based Model Predictive Current Control for the Dual-Purpose dc-dc/ac PWM Modular Power Converter,» 2024 IEEE 18th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG), Gdynia, Poland, 2024, pp. 1-6, doi: 10.1109/CPE-POWERENG60842.2024.10604328.

S. Pourjafar, O. Husev and C. Roncero-Clemente, «Review and Outlook of Isolated Capacitive Coupling Based Converters,» 2024 IEEE 18th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG), Gdynia, Poland, 2024, pp. 1-6, doi: 10.1109/CPE-POWERENG60842.2024.10604421.

J. Gutiérrez-Escalona, C. Roncero-Clemente, O. Matiushkin, E. Romero-Cadaval, E. González-Romera and J. Martins, «Online Learning-based Coordination Control of the Interlinking Converter in Hybrid ac/dc Microgrid,» IECON 2025 – 51st Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Madrid, Spain, 2025, pp. 1-6, doi: 10.1109/IECON58223.2025.11221287.

O. Matiushkin, O. Husev, M. Lukianov, E. Romero-Cadaval and C. Roncero-Clemente, «Feasibility Study of Resonant Circuits for Ferrite-Less High Frequency Step-Up DC-DC Converter,» 2025 Energy Conversion Congress & Expo Europe (ECCE Europe), Birmingham, United Kingdom, 2025, pp. 1-6, doi: 10.1109/ECCE-Europe62795.2025.11238883.

M. Azizi, O. Husev, C. Roncero-Clemente, O. Veligorskyi and R. Strzelecki, «Fast and Robust Energy Router Control in Dynamic Conditions Using Flatness-Based Control Theory,» 2025 IEEE 19th International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG), Antalya, Turkiye, 2025, pp. 1-6, doi: 10.1109/CPE-POWERENG63314.2025.11027260.

J. Gutiérrez-Escalona, C. Roncero-Clemente, O. Husev, O. Matiushkin, M. I. Milanés-Montero and E. Romero-Cadaval, «Novel Interlinking Converter Approach for Islanded Hybrid Microgrids Based on the Modular Dual-Purpose Power Converter,» 2025 International Aegean Conference on Electrical Machines and Power Electronics (ACEMP) & 2025 International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM), Timisoara, Romania, 2025, pp. 1-7, doi: 10.1109/OPTIM-ACEMP62776.2025.11075244.

O. Matiushkin, O. Husev, J. Gutierrez-Escalona, C. Roncero-Clemente and E. Romero-Cadaval, «High-Frequency Step-Up DC-DC Converter with Integrated Ferrite-less Inductances,» PCIM Conference 2025; International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, Nürnberg, Germany, 2025, pp. 2950-2956, doi: 10.30420/566541394.