Alumno

Agustín Tobías González

   »  Generación: Septiembre2013
   »  Grado: Maestría en Ingenieria Electrica
   »  Asesor: Rafael Peña Gallardo
   »  Línea de Investigación: Control Automático
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NOMBRE DE TESIS
“MODELADO, CONTROL E IMPLEMENTACIÓN EN TIEMPO REAL DE UNA TURBINA EÓLICA CON GENERADOR SÍNCRONO DE IMANES PERMANENTES”

RESUMEN:

La utilización de fuentes de energía renovables en el sector de generación eléctrica se ha vuelto un tema común en muchos países del mundo, debido a la disminución de los recursos no renovables para la obtención de energía eléctrica, un ejemplo de estas fuentes no renovables son los combustibles fósiles. Una opción de recurso natural renovable ante la creciente demanda de energía eléctrica tanto por el sector industrial como por el doméstico, es la energía eólica, debido a que presenta ciertas ventajas sobre otros tipos de energía no renovable, una de ellas es que no supone una fuente de contaminación ambiental relativa durante su utilización. Ya que el desarrollo de los nuevos sistemas de generación eólicos incluyen múltiples etapas en su diseño y puesta en marcha, se hace necesario nuevas técnicas que agilicen las etapas de validación tanto de las topologías propuestas como de sus controladores asociados a estas. Una opción a lo anterior son las simulaciones en tiempo real, en las cuales es posible obtener un aproximación de la respuesta de un sistema antes de su implementación en dimensión real, esto debido a que una implementación física implica un costo de inversión sumamente alto y una gran disposición de espacio adecuado para el tamaño de los elementos de un sistema de potencia. En este trabajo de investigación se desarrolló un modelo matemático en espacio de estados de una turbina eólica con generador síncrono de imanes permanentes (PMSG), útil para analizar el comportamiento dinámico de estos sistemas. El modelo obtenido es implementado en una plataforma de simulación en tiempo real (RTDS) a través de la creación de algunos de los modelos que componen el sistema completo y la implementación de otros que se incluyen en el software de dicha plataforma. Como una de las etapas que componen el desarrollo de esta investigación, está la selección adecuada de los componentes que conforman la topología, dentro de los cuales está el generador, convertidor de electrónica de potencia y sus controladores. Se utilizó la técnica hardware in the loop (HIL por sus siglas en inglés) para la validación de la estrategia de control seleccionada, la cual cumple con los objetivos de una óptima extracción de potencia del viento, así como el control de la velocidad del generador para una operación a velocidad variable del sistema eólico. Lo anterior se hizo utilizando una tarjeta de desarrollo que cumple con las características de velocidad y procesamiento necesarias para interactuar como un controlador para el sistema que está dentro de la plataforma RTDS. Posterior a la validación de la operación adecuada de la estrategia de control y su implementación, se definieron distintos casos de estudio, los cuales emulan muchas de las situaciones en las que interactuan las turbinas eólicas con los sistemas de potencia y abarcan gran parte de los fenómenos considerados durante la operación de estas. Por último se concluyó esta investigación con resultados que permiten establecer que los controladores implementados en equipos de control a través de la estrategia HIL, hacen posible poner a prueba su desempeño ante condiciones que emulan casos reales y así observar los fenómenos presentes en los casos de estudio propuestos.