Modelo, simulación y control de un sistema de generación eólico

Abstract

La utilización del viento como medio para generar energía eléctrica con grandes aerogeneradores en la última década ha crecido en capacidad instalada, debido a que es una fuente inagotable, no contaminante y de libre acceso. Su integración con los sistemas de potencia se ha convertido, hoy en día, en tema de investigación, buscando en primer lugar determinar modelos dinámicos de cada uno de los subsistemas que hacen parte de una turbina eólica realizando a partir de ellos estudios del impacto en el sistema eléctrico. En segundo lugar, analizando y proponiendo nuevas técnicas de control que permitan regular la potencia activa y reactiva que entrega el generador de inducción. El control de la velocidad mecánica de la turbina eólica se realiza mediante un ajuste continuo del ángulo de paso, definido como el ángulo que se forma entre la cuerda del perfil aerodinámico en la punta del aspa y el plano de rotación, una vez alcanzada la potencia nominal. Para regular la potencia activa y reactiva del bobinado del estator del generador de inducción, se utiliza la técnica de control por orientación del flujo del estator, que permite aproximar el comportamiento dinámico del generador a una máquina de corriente continua. Estas variables se regulan por medio de tres controladores diferentes, basados en controladores PI, Hinf y LQG. El diseño de cada uno se realizó a partir de algoritmos genéticos, definiendo la función de aptitud con base en los índices ISE e ITSE de la señal de error y la acción de control del modelo lineal de la turbina, ante una entrada escalón.