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Jesser James Marulanda received the Bachelor degree and the Master degree in electrical engineering in 2008 and 20013, respectively, from the Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia. He is currently a Professor with the Departamento de Ingeniería Eléctrica from Universidad Tecnológica de Pereira, Colombia. His main research interests include modeling and parameter estimation of electric arc furnace, and design of static var compensator and active power filters.
In the iron and steel industry, electric arc furnaces (EAFs) are used in the melting and refining process of metals. They are known to demand large amounts of reactive power and cause significant power quality (PQ) problems due to their highly non-linear time varying voltage-current characteristic. Several EAF models have been proposed with the purpose to predict the voltage and current waveforms, to assess the performance of different compensating devices such as static var compensator, synchronous static compensator, active power filters, and –still under study– energy storage systems, and also for planning the installation of iron and steel facilities considering existing real data from similar facilities. An important aspect of these models is related to the estimation of their parameters. This paper presents a new method to estimate the parameters of an EAF model. The method utilizes a multiple-input multiple-output regressor based on support vector machine, that maps from voltage characteristics of the electric arc to the values of the model parameters. The multidimensional support vector regressor (M-SVR) is designed in the training phase, using data from several simulations of the EAF model. These simulations are carried out adjusting the parameters of the model within the search space, and considering the real arc current as input to the model. Then, in the validation phase, for the real voltage waveform, the estimated parameters are obtained using each regressor of the M-SVR. The proposed method is validated by the comparison between the waveforms obtained using the EAF model with actual data from a steel plant. Results show that the relative error between the fundamental component of the current and voltage, for real and simulated waveforms, are 2.1% and 6.3% respectively.
J. Marulanda-Durango; A. Escobar-Mejía; A. Alzate-Gómez; M. Álvarez-López. A Support Vector machine-Based method for parameter estimation of an electric arc furnace model. Electric Power Systems Research 2021, 196, 107228 .
AMA StyleJ. Marulanda-Durango, A. Escobar-Mejía, A. Alzate-Gómez, M. Álvarez-López. A Support Vector machine-Based method for parameter estimation of an electric arc furnace model. Electric Power Systems Research. 2021; 196 ():107228.
Chicago/Turabian StyleJ. Marulanda-Durango; A. Escobar-Mejía; A. Alzate-Gómez; M. Álvarez-López. 2021. "A Support Vector machine-Based method for parameter estimation of an electric arc furnace model." Electric Power Systems Research 196, no. : 107228.
This paper proposes a new method for maximum power point tracking (MPPT) of the photovoltaic (PV) system while using a DC-DC boost converter. The conventional perturb and observe (P&O) method has a fast tracking response, but it presents oscillation around the maximum power point (MPP) in steady state. Therefore, to satisfy transient and steady-state responses, this paper presents a MPPT method using support vector machines (SVMs). The use of SVM will help to improve the tracking speed of maximum power point of the PV system without oscillations near MPP. A boost converter is used to implement the MPPT method, where the input voltage of the DC-DC converter is regulated using a double loop where the inner loop is a current control that is based on passivity. The MPPT structure is validated by hardware in the loop, a real time and high-speed simulator (PLECS RT Box 1), and a digital signal controller (DSC) are used to model the PV system and implement the control strategies, respectively. The proposed strategy presents low complexity and it is implemented in a commercial low-cost DSC (TI 28069M). The performance of the MPPT proposed is presented under challenging experimental profiles with solar irradiance and temperature variations across the panel. In addition, the performance of the proposed method is compared with the P&O method, which is traditionally most often used in MPPT under demanding tests, in order to demonstrate the superiority of the strategy presented.
Catalina González-Castaño; James Marulanda; Carlos Restrepo; Samir Kouro; Alfonso Alzate; Jose Rodriguez. Hardware-in-the-Loop to Test an MPPT Technique of Solar Photovoltaic System: A Support Vector Machine Approach. Sustainability 2021, 13, 3000 .
AMA StyleCatalina González-Castaño, James Marulanda, Carlos Restrepo, Samir Kouro, Alfonso Alzate, Jose Rodriguez. Hardware-in-the-Loop to Test an MPPT Technique of Solar Photovoltaic System: A Support Vector Machine Approach. Sustainability. 2021; 13 (6):3000.
Chicago/Turabian StyleCatalina González-Castaño; James Marulanda; Carlos Restrepo; Samir Kouro; Alfonso Alzate; Jose Rodriguez. 2021. "Hardware-in-the-Loop to Test an MPPT Technique of Solar Photovoltaic System: A Support Vector Machine Approach." Sustainability 13, no. 6: 3000.
El presente artículo evalúa el desempeño de un filtro activo empleando tres diferentes técnicas de control de corriente de banda de histéresis: banda fija, banda adaptativa y con modulación por vector espacial. En la comparación se estudian las características de cada técnica y mediante simulación se evalúa su desempeño y operación. En todos los casos se emplea la teoría pq para el cálculo de las corrientes de referencia y se emplea un controlador proporcional para regular la tensión del bus de continua. De acuerdo con los resultados, las técnicas PWM evaluadas permiten una reducción del contenido armónico de la corriente de la red de alimentación de 31 % sin compensación, a un 6 %, considerando el filtro activo de potencia. La técnica de banda adaptativa de histéresis presenta el más bajo desempeño en la reducción de armónicos en las corrientes de la red. Además, se tiene que el método de banda fija de histéresis es el más recomendado para aplicaciones de filtros paralelo debido a que posee una estructura más simple que permite su implementación. Los resultados tambien muestran que la técnica de banda adaptativa de histéresis es la que presenta mayor reducción en las variaciones de la frecuencia de conmutación, requiriendo mayor número de operaciones, ya que requiere calcular el ancho de banda en cada iteración. Mientras que la técnica de modulación por vector espacial y banda de histéresis presenta frecuencias de conmutación altamente variables y mayor complejidad en su implementación.
Duberney Murillo-Yarce; Jesser J. Marulanda-Durango; Andrés Escobar-Mejía. Estudio comparativo de técnicas PWM de banda de histéresis para el control de corriente en filtros activos de potencia paralelos. TecnoLógicas 2018, 21, 91 -106.
AMA StyleDuberney Murillo-Yarce, Jesser J. Marulanda-Durango, Andrés Escobar-Mejía. Estudio comparativo de técnicas PWM de banda de histéresis para el control de corriente en filtros activos de potencia paralelos. TecnoLógicas. 2018; 21 (43):91-106.
Chicago/Turabian StyleDuberney Murillo-Yarce; Jesser J. Marulanda-Durango; Andrés Escobar-Mejía. 2018. "Estudio comparativo de técnicas PWM de banda de histéresis para el control de corriente en filtros activos de potencia paralelos." TecnoLógicas 21, no. 43: 91-106.
Contexto: Una de las funciones de un filtro activo de potencia es calcular las consignas de corriente (i.e.: reducción de armónicos, corrección del factor de potencia, balancear las corrientes y voltajes) que compensen la fuente de alimentación. Existen en la literatura varios algoritmos que realizan esta función. El objetivo de este artículo es presentar los resultados obtenidos sobre el funcionamiento de cinco algoritmos propuestos en la literatura, bajo condiciones de voltajes distorsionados.Método: Consiste en la implementación de los siguientes algoritmos: potencia reactiva instantánea; factor de potencia unitario; compensación perfecta de armónicos; algoritmo pqr; y marco de referencia síncrono, en el programa de simulación Matlab – Simulink. Luego, usando un sistema eléctrico compuesto por cargas lineales y no lineales con características similares a un circuito real, se calcula la distorsión armónica total, el valor eficaz de la corriente de línea y de su componente fundamental, y el factor de potencia en la fuente trifásica. Se tomarán valores antes y después de la conexión a la red del filtro activo de potencia, considerando cada uno de los algoritmos por separado y manteniendo las mismas condiciones en el sistema para cada uno de ellos. También se calculan otras cantidades en el sistema de potencia para realizar la comparación. Resultados: Se muestran las corrientes de la red de alimentación antes y después de la conexión del filtro activo de potencia, además de la distorsión armónica de las corrientes y el factor de potencia. También se presenta la forma de onda del voltaje de continua del inversor con cada uno de los algoritmos utilizados, para evaluar el desempeño de un controlador de tensión que requiere el filtro.Conclusiones: En condiciones de funcionamiento con voltajes distorsionados en la red de alimentación, el algoritmo con mejor desempeño es el de compensación perfecta de armónicos, ya que este utiliza un filtro pasa bajo para mitigar los efectos de los armónicos de los voltajes sobre el cálculo de las corrientes de compensación.
Jesser James Marulanda Durango; Andrés Escobar Mejía; Luis Alfonso Alzate Gómez. Estudio comparativo de cinco estrategias de compensación de armónicos en filtros activos de potencia. Revista Tecnura 2017, 21, 15 -31.
AMA StyleJesser James Marulanda Durango, Andrés Escobar Mejía, Luis Alfonso Alzate Gómez. Estudio comparativo de cinco estrategias de compensación de armónicos en filtros activos de potencia. Revista Tecnura. 2017; 21 (52):15-31.
Chicago/Turabian StyleJesser James Marulanda Durango; Andrés Escobar Mejía; Luis Alfonso Alzate Gómez. 2017. "Estudio comparativo de cinco estrategias de compensación de armónicos en filtros activos de potencia." Revista Tecnura 21, no. 52: 15-31.
Este documento presenta la calibración de los parámetros de un modelo de horno de arco eléctrico, que tiene en cuenta la naturaleza no lineal y la impedancia variable que exhibe este tipo de carga. A partir de la ecuación diferencial no lineal que describe la característica estática voltaje-corriente del arco eléctrico, se establece una ecuación equivalente lineal que facilita el ajuste de las constantes del modelo, usando mediciones reales de voltaje y de corriente tomadas en la etapa más crítica de la operación del horno. Se muestra el procedimiento de ajuste de los parámetros del modelo usando regresión Bayesiana Lineal. Se presenta a través de gráficas, la relación entre los parámetros del modelo de la etapa determinista y el comportamiento de la varianza de las funciones de densidad de probabilidad Gaussianas a posterior con el número de datos usados para la calibración del modelo. La validación de los resultados obtenidos se realiza simulando el modelo con los parámetros estimados para luego comparar éstos con mediciones reales. Se ha utilizado un medidor de Flicker que cumple con el estándar CEI IEC 61000-4-15 para determinar la Sensación Instantánea de Flicker (IFL) de las fluctuaciones presentes en las formas de onda reales y simuladas de las corrientes del arco eléctrico. Adicionalmente, se presenta en una gráfica el contenido armónico real y simulado de las corrientes de fase generadas en el horno.
Jesser James Marulanda Durango; Mauricio Alexánder Álvarez López; Alfonso Álzate Gómez. Regresión Bayesiana lineal para calibrar los parámetros de un modelo de horno de arco. Ciencia e Ingeniería Neogranadina 2013, 23, 119 -136.
AMA StyleJesser James Marulanda Durango, Mauricio Alexánder Álvarez López, Alfonso Álzate Gómez. Regresión Bayesiana lineal para calibrar los parámetros de un modelo de horno de arco. Ciencia e Ingeniería Neogranadina. 2013; 23 (2):119-136.
Chicago/Turabian StyleJesser James Marulanda Durango; Mauricio Alexánder Álvarez López; Alfonso Álzate Gómez. 2013. "Regresión Bayesiana lineal para calibrar los parámetros de un modelo de horno de arco." Ciencia e Ingeniería Neogranadina 23, no. 2: 119-136.
Este documento presenta una metodología para estimar los parámetros de un modelo de un horno de arco eléctrico usando regularización de Tikhonov. La regularización de Tikhonov es uno de los métodos de regularización usado más comúnmente. El modelo de horno de arco utilizado considera la naturaleza no lineal y altamente variable que exhibe este tipo de carga. Se ha utilizado el toolbox Regularization Tools desarrollado para Matlab que permite determinar el valor del vector de parámetros estimados de norma mínima.Los resultados obtenidos en simulación del modelo del horno de arco implementado en PSCAD son comparados con mediciones reales tomadas en la etapa más crítica de la operación del horno. Se muestra cómo el comportamiento del modelo del horno de arco con un ajuste apropiado de los parámetros, captura en un alto porcentaje las formas de onda de los voltajes trifásicos de fase en el secundario del transformador que energiza los electrodos; además, se obtienen corrientes de línea eficaces de arco eléctrico con errores no mayores al 2,8 % del valor real.
Jesser James Marulanda Durango; Alfonso Alzate Gómez; Christian David Sepúlveda Londoño; Mauricio Holguín Londoño. Regularización de Tikhonov para estimar los parámetros de un modelo de un horno de arco. Revista Tecnura 2013, 17, 41 -52.
AMA StyleJesser James Marulanda Durango, Alfonso Alzate Gómez, Christian David Sepúlveda Londoño, Mauricio Holguín Londoño. Regularización de Tikhonov para estimar los parámetros de un modelo de un horno de arco. Revista Tecnura. 2013; 17 (37):41-52.
Chicago/Turabian StyleJesser James Marulanda Durango; Alfonso Alzate Gómez; Christian David Sepúlveda Londoño; Mauricio Holguín Londoño. 2013. "Regularización de Tikhonov para estimar los parámetros de un modelo de un horno de arco." Revista Tecnura 17, no. 37: 41-52.
Este artículo presenta el diseño e implementación en simulación de un algoritmo para realizar modulación por vector espacial en SVM 3D aplicado a convertidores multinivel. El algoritmo permite calcular, de manera sencilla, la adecuada secuencia de conmutación, así como los respectivos tiempos de conmutación de los dispositivos de potencia que conforman el convertidor multinivel. Las simulaciones son realizadas utilizando Matlab-Simulink® Power System Toolbox.
Alfonso Álzate Gómez; Jesser James Marulanda Durango. Algoritmo para modulación por vector espacial en 3D para un convertidor trifásico multinivel. Revista Tecnura 2012, 16, 14 -27.
AMA StyleAlfonso Álzate Gómez, Jesser James Marulanda Durango. Algoritmo para modulación por vector espacial en 3D para un convertidor trifásico multinivel. Revista Tecnura. 2012; 16 (34):14-27.
Chicago/Turabian StyleAlfonso Álzate Gómez; Jesser James Marulanda Durango. 2012. "Algoritmo para modulación por vector espacial en 3D para un convertidor trifásico multinivel." Revista Tecnura 16, no. 34: 14-27.
This document presents a model for an AC electric arc furnace considering the highly nonlinear and time varying characteristics of this type of load. Using the nonlinear differential equation that describes the V-I (voltage vs. current) arc characteristic, both voltage fluctuations in the time domain and the arc length are established assuming periodic, stochastic and chaotic variations. The model is developed using PSCAD-EMTDC with parameters from a real steel company located in Colombia. The values for the short term flicker severity index (P ST ) were determined according to the IEC-61000-4-15 standard specifications. The simulation results are compared with real data obtained from the steel facility to demonstrate the validity of the models.
Alfonso Álzate Gómez; Jesser J. Marulanda Durango; Andrés Escobar Mejía. Electric arc furnace modeling for power quality analysis. 2010 IEEE ANDESCON 2010, 1 -6.
AMA StyleAlfonso Álzate Gómez, Jesser J. Marulanda Durango, Andrés Escobar Mejía. Electric arc furnace modeling for power quality analysis. 2010 IEEE ANDESCON. 2010; ():1-6.
Chicago/Turabian StyleAlfonso Álzate Gómez; Jesser J. Marulanda Durango; Andrés Escobar Mejía. 2010. "Electric arc furnace modeling for power quality analysis." 2010 IEEE ANDESCON , no. : 1-6.