Sistema de ensayo y caracterización de supercondensadores. Estudio de supercondensadores sometidos a radiación ionizante

Pradas Luengo, Álvaro
Martínez Iturbe, Abelardo (dir.) ; Arteche González, José Fernando (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2013
Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, Área de Tecnología Electrónica

Máster Universitario en Ingeniería Electrónica

Resumen: En la actualidad, en los sistemas eléctricos de potencia se está empezando a implantar cada vez más el uso de supercondensadores con el fin de poder mejorar la gestión energética y así lograr optimizar el consumo energético de estos sistemas. En algunas aplicaciones se están utilizando como sustituto o complemento de baterías (sistemas híbridos baterías-supercondensadores). Los super-condensadores son condensadores electroquímicos de elevada capacidad cuyo valor puede llegar a más de varios miles de Faradios. Las principales ventajas sobre las baterías comunes son las siguientes: pueden manejar corrientes mucho más elevadas, son más eficientes, tienen una vida útil mucho mayor, reducido mantenimiento y la facilidad para monitorizar su carga. Debido a su reciente utilización no se tiene gran conocimiento sobre el funcionamiento de estos dispositivos en distintos entornos, su vida útil, degradación, etc. En este Trabajo Fin de Máster (TFM) se propone el diseño de un sistema para caracterización de supercondensadores que deberá determinar de forma precisa sus parámetros principales: capacidad y resistencia serie equivalente (ESR) y su degradación a lo largo del tiempo. El núcleo del sistema será un convertidor electrónico de potencia que permitirá cargar y descargar en corriente continua los supercondensadores sometidos a ensayo. El sistema será totalmente configurable en cuanto a niveles de corriente, niveles de tensión y tiempo de ensayo y deberá poder operar de forma autónoma. Los problemas que se abordan en este TFM son principalmente: - El diseño completo de un convertidor electrónico que permita corrientes de carga/descarga de hasta 50A, con un rizado de corriente muy bajo. - El diseño del control tanto del convertidor como del sistema global por medio de un micro-controlador. - Diseño de un sistema preciso de medición de tensión, corriente y temperatura, y monitorización en tiempo real. - Validación del sistema con pruebas experimentales. A fin de poder demostrar las capacidades del sistema diseñado, se va a realizar la caracterización de supercondensadores sometidos a radiación ionizante. Para lo cual se procederá a determinar los principales parámetros de un supercondensador antes y después de haberse sometido a una determinada dosis de radiación ionizante (electrones). Estos estudios forman parte de los análisis previos del proyecto del futuro acelerador de partículas lineal, “International Linear Collider” (ILC) [21] y han sido financiados parcialmente a través del proyecto del Plan Nacional de Investigación FPA – 2010 – 22163. ”DET4HEP: I+D en detectores para futuros Colisionadores”. Igualmente parte de este trabajo se ha realizado en colaboración con el Instituto de Microelectronica de Barcelona (IMB-CNM-CSIC), Instituto de Física de Cantabria (IFCA) y la universidad de Bonn.

Palabra(s) clave (del autor): electrónica de potencia ; supercondensadores

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master