Diseño de un cargador bidireccional para bicicletas eléctricas del puesto de salud de la comunidad indígena de Tezhumke
La comunidad de Tezhumke perteneciente a la etnia Wiwa y ubicada en la jurisdicción del corregimiento de Patillal, en el municipio de Valledupar, Departamento del Cesar, se enfrenta a una falta significativa de suministro eléctrico, lo que impacta directamente en la calidad de los servicios médicos...
- Autores:
-
Roenes, Francisco
Hasbun, Yusef
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad del Norte
- Repositorio:
- Repositorio Uninorte
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/11788
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/10584/11788
- Palabra clave:
- Cargador bidireccional
Inversor monofásico
Buck-boost bidireccional
Pll
Seguidor de corriente
Control dc inversor
Tezhumke
Bidirectional charger
Single-phase inverter
Bidirectional buck-boost
Current follower
Inverter dc control
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Tezhumke
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La comunidad de Tezhumke perteneciente a la etnia Wiwa y ubicada en la jurisdicción del corregimiento de Patillal, en el municipio de Valledupar, Departamento del Cesar, se enfrenta a una falta significativa de suministro eléctrico, lo que impacta directamente en la calidad de los servicios médicos y las condiciones de trabajo en el centro médico local. Además, el personal de salud de la comunidad se encuentra limitado por la ausencia de medios de transporte eficientes en la zona, lo que retrasa la atención médica. En este contexto, se plantea la necesidad de implementar un proyecto cuyo objetivo sea diseñar un cargador bidireccional para bicicletas eléctricas, para que estas puedan ser integradas de manera efectiva al sistema de salud como respaldo durante momentos críticos en el banco de baterías estáticas y paneles del centro médico. La alternativa a diseñar consistió en la simulación en Simulink de una configuración con dos etapas: un convertidor DC-DC buck-boost bidireccional de medio puente con 2 transistores y un inversor DC-AC monofásico de puente completo con 4 transistores. Cabe resaltar que se decidió utilizar dos canales para los convertidores de 500W y un inversor de 1kW, asegurando la compatibilidad dos baterías dentro del sistema. Además, se caracterizan los elementos del circuito, y se crea un control mediante la librería de Simscape en tiempo continuo, de igual manera se realiza el diseño de la PCB del cargador bidireccional para luego realizar el diseño 3D del sistema. Se realizaron pruebas para verificar el correcto funcionamiento del proyecto, dividido en dos etapas: acondicionamiento de señales y pruebas en tiempo continuo y discreto para los convertidores e inversor en Simulink. En conclusión, se demostró el correcto funcionamiento del cargador bidireccional en condiciones extremas representadas por un escalón, lo cual certifica que el desempeño o comportamiento para otro tipo de estímulos o entradas será el adecuado. |
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En este contexto, se plantea la necesidad de implementar un proyecto cuyo objetivo sea diseñar un cargador bidireccional para bicicletas eléctricas, para que estas puedan ser integradas de manera efectiva al sistema de salud como respaldo durante momentos críticos en el banco de baterías estáticas y paneles del centro médico. La alternativa a diseñar consistió en la simulación en Simulink de una configuración con dos etapas: un convertidor DC-DC buck-boost bidireccional de medio puente con 2 transistores y un inversor DC-AC monofásico de puente completo con 4 transistores. Cabe resaltar que se decidió utilizar dos canales para los convertidores de 500W y un inversor de 1kW, asegurando la compatibilidad dos baterías dentro del sistema. Además, se caracterizan los elementos del circuito, y se crea un control mediante la librería de Simscape en tiempo continuo, de igual manera se realiza el diseño de la PCB del cargador bidireccional para luego realizar el diseño 3D del sistema. Se realizaron pruebas para verificar el correcto funcionamiento del proyecto, dividido en dos etapas: acondicionamiento de señales y pruebas en tiempo continuo y discreto para los convertidores e inversor en Simulink. En conclusión, se demostró el correcto funcionamiento del cargador bidireccional en condiciones extremas representadas por un escalón, lo cual certifica que el desempeño o comportamiento para otro tipo de estímulos o entradas será el adecuado.The community of Tezhumke belonging to the Wiwa ethnic group and located in the jurisdiction of the township of Patillal, in the municipality of Valledupar, Department of Cesar, is facing a significant lack of electricity supply, which directly impacts the quality of medical services and working conditions at the local medical center. In addition, community health personnel are limited by the absence of efficient means of transportation in the area, which delays medical care. In this context, the need arises to implement a project whose objective is to design a bidirectional charger for electric bicycles, so that they can be effectively integrated into the health system as a backup during critical moments in the static battery bank and panels of the medical center. The alternative to design consisted in the simulation in Simulink of a two-stage configuration: a half-bridge bidirectional DC-DC buck-boost converter with 2 transistors and a full-bridge single-phase DC-AC inverter with 4 transistors. It should be noted that it was decided to use two channels for the 500W converters and a 1kW inverter, ensuring the compatibility of two batteries within the system. In addition, the circuit elements are characterized, and a control is created using the Simscape library in continuous time, in the same way the PCB design of the bidirectional charger is made to then perform the 3D design of the system. Tests were performed to verify the correct operation of the project, divided into two stages: signal conditioning and continuous and discrete time tests for the converters and inverter in Simulink. In conclusion, the correct operation of the bidirectional charger was demonstrated in extreme conditions represented by a step, which certifies that the performance or behavior for other types of stimuli or inputs will be adequate.spaBarranquilla, Universidad del Norte, 2023Universidad del Nortehttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Cargador bidireccionalInversor monofásicoBuck-boost bidireccionalPllSeguidor de corrienteControl dc inversorTezhumkeBidirectional chargerSingle-phase inverterBidirectional buck-boostCurrent followerInverter dc controlPllTezhumkeDiseño de un cargador bidireccional para bicicletas eléctricas del puesto de salud de la comunidad indígena de TezhumkeDesign of a bidirectional charger for electric bicycles for the health post of the indigenous community of Tezhumke.articlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501ORIGINALCargador inglés.pngCargador inglés.pngImagen diseño cargador bidireccional Inglésimage/png267851https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/11788/1/Cargador%20ingl%c3%a9s.png3e69648c61bf2308a18afe913fe391e6MD51Cargador español.pngCargador español.pngImagen diseño cargador bidireccional españolimage/png239681https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/11788/2/Cargador%20espa%c3%b1ol.png37f123a9432003424cadd3e1fb3ee912MD52Cargador español.pdfCargador español.pdfDiseño cargador bidireccional españolapplication/pdf253988https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/11788/3/Cargador%20espa%c3%b1ol.pdf25c8d7a7daafcddd18aa0e09580d25d3MD53Cargador inglés.pdfCargador inglés.pdfDiseño cargador bidireccional Inglésapplication/pdf284026https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/11788/4/Cargador%20ingl%c3%a9s.pdf57a3396ac265832c23f3497cbc327a4dMD54LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/11788/5/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD5510584/11788oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/117882023-11-29 16:48:35.133Repositorio Digital de la Universidad del Nortemauribe@uninorte.edu.coTk9URTogUExBQ0UgWU9VUiBPV04gTElDRU5TRSBIRVJFClRoaXMgc2FtcGxlIGxpY2Vuc2UgaXMgcHJvdmlkZWQgZm9yIGluZm9ybWF0aW9uYWwgcHVycG9zZXMgb25seS4KCk5PTi1FWENMVVNJVkUgRElTVFJJQlVUSU9OIExJQ0VOU0UKCkJ5IHNpZ25pbmcgYW5kIHN1Ym1pdHRpbmcgdGhpcyBsaWNlbnNlLCB5b3UgKHRoZSBhdXRob3Iocykgb3IgY29weXJpZ2h0Cm93bmVyKSBncmFudHMgdG8gRFNwYWNlIFVuaXZlcnNpdHkgKERTVSkgdGhlIG5vbi1leGNsdXNpdmUgcmlnaHQgdG8gcmVwcm9kdWNlLAp0cmFuc2xhdGUgKGFzIGRlZmluZWQgYmVsb3cpLCBhbmQvb3IgZGlzdHJpYnV0ZSB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gKGluY2x1ZGluZwp0aGUgYWJzdHJhY3QpIHdvcmxkd2lkZSBpbiBwcmludCBhbmQgZWxlY3Ryb25pYyBmb3JtYXQgYW5kIGluIGFueSBtZWRpdW0sCmluY2x1ZGluZyBidXQgbm90IGxpbWl0ZWQgdG8gYXVkaW8gb3IgdmlkZW8uCgpZb3UgYWdyZWUgdGhhdCBEU1UgbWF5LCB3aXRob3V0IGNoYW5naW5nIHRoZSBjb250ZW50LCB0cmFuc2xhdGUgdGhlCnN1Ym1pc3Npb24gdG8gYW55IG1lZGl1bSBvciBmb3JtYXQgZm9yIHRoZSBwdXJwb3NlIG9mIHByZXNlcnZhdGlvbi4KCllvdSBhbHNvIGFncmVlIHRoYXQgRFNVIG1heSBrZWVwIG1vcmUgdGhhbiBvbmUgY29weSBvZiB0aGlzIHN1Ym1pc3Npb24gZm9yCnB1cnBvc2VzIG9mIHNlY3VyaXR5LCBiYWNrLXVwIGFuZCBwcmVzZXJ2YXRpb24uCgpZb3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgdGhlIHN1Ym1pc3Npb24gaXMgeW91ciBvcmlnaW5hbCB3b3JrLCBhbmQgdGhhdCB5b3UgaGF2ZQp0aGUgcmlnaHQgdG8gZ3JhbnQgdGhlIHJpZ2h0cyBjb250YWluZWQgaW4gdGhpcyBsaWNlbnNlLiBZb3UgYWxzbyByZXByZXNlbnQKdGhhdCB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gZG9lcyBub3QsIHRvIHRoZSBiZXN0IG9mIHlvdXIga25vd2xlZGdlLCBpbmZyaW5nZSB1cG9uCmFueW9uZSdzIGNvcHlyaWdodC4KCklmIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uIGNvbnRhaW5zIG1hdGVyaWFsIGZvciB3aGljaCB5b3UgZG8gbm90IGhvbGQgY29weXJpZ2h0LAp5b3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgeW91IGhhdmUgb2J0YWluZWQgdGhlIHVucmVzdHJpY3RlZCBwZXJtaXNzaW9uIG9mIHRoZQpjb3B5cmlnaHQgb3duZXIgdG8gZ3JhbnQgRFNVIHRoZSByaWdodHMgcmVxdWlyZWQgYnkgdGhpcyBsaWNlbnNlLCBhbmQgdGhhdApzdWNoIHRoaXJkLXBhcnR5IG93bmVkIG1hdGVyaWFsIGlzIGNsZWFybHkgaWRlbnRpZmllZCBhbmQgYWNrbm93bGVkZ2VkCndpdGhpbiB0aGUgdGV4dCBvciBjb250ZW50IG9mIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uLgoKSUYgVEhFIFNVQk1JU1NJT04gSVMgQkFTRUQgVVBPTiBXT1JLIFRIQVQgSEFTIEJFRU4gU1BPTlNPUkVEIE9SIFNVUFBPUlRFRApCWSBBTiBBR0VOQ1kgT1IgT1JHQU5JWkFUSU9OIE9USEVSIFRIQU4gRFNVLCBZT1UgUkVQUkVTRU5UIFRIQVQgWU9VIEhBVkUKRlVMRklMTEVEIEFOWSBSSUdIVCBPRiBSRVZJRVcgT1IgT1RIRVIgT0JMSUdBVElPTlMgUkVRVUlSRUQgQlkgU1VDSApDT05UUkFDVCBPUiBBR1JFRU1FTlQuCgpEU1Ugd2lsbCBjbGVhcmx5IGlkZW50aWZ5IHlvdXIgbmFtZShzKSBhcyB0aGUgYXV0aG9yKHMpIG9yIG93bmVyKHMpIG9mIHRoZQpzdWJtaXNzaW9uLCBhbmQgd2lsbCBub3QgbWFrZSBhbnkgYWx0ZXJhdGlvbiwgb3RoZXIgdGhhbiBhcyBhbGxvd2VkIGJ5IHRoaXMKbGljZW5zZSwgdG8geW91ciBzdWJtaXNzaW9uLgo= |