Abstract:
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En los últimos años se está produciendo un crecimiento de demanda
energética y un aumento de los niveles de contaminación, debido en parte a la
industrialización de países en vías de desarrollo. Para controlar la problemática
actual y contribuir al desarrollo sostenible se hace uso, cada vez más, de
sistemas de conversión eléctrica mediante fuentes renovables. En particular
una de ellas está sufriendo un aumento considerable y se prevé seguirá
creciendo, la energía eólica.
Las turbinas se conectan a la red mediante generadores, dependiendo de la
velocidad de la turbina se emplea un tipo de generador, resultando dos
configuraciones básicas: turbinas de velocidad fija con generadores conectados
directamente a la red ó turbinas de velocidad variable conectadas a
generadores de inducción doblemente alimentados. Ésta última configuración
es motivo de estudio y preocupación en la actualidad. El presente documento
está basado en el estudio y diseño de controladores aplicados a generadores
de inducción doblemente alimentados.
Esta aplicación presenta numerosas ventajas detalladas en el documento.
Para la conexión del generador a la red se suele emplear un convertidor
bidireccional, dividido en dos partes: un convertidor conectado a la red y un
convertidor que se conecta al rotor. El problema se presenta cuando se
producen caídas de tensión en la red, en ese instante las corrientes del
convertidor conectado al rotor se elevan pudiendo dañarlo, debido a la
vulnerabilidad de éste.
En el documento se hace una introducción al sistema de protección empleado
en la actualidad. Solución no viable en el futuro, se basa en la desconexión del
rotor mientras se produce la caída de tensión. Esta solución no interesa, no se
puede perder el suministro eléctrico.
El principio de funcionamiento del sistema consiste principalmente en dos
conversiones diferentes de energía: primero la turbina se encarga de convertir
la energía cinética capturada del viento en energía mecánica, posteriormente el
generador de inducción transforma ésta energía mecánica en energía eléctrica
para ser entregada a la red.
Se estudian los tres sistemas de control aplicados al sistema: control del ángulo
de paso, control aplicado al convertidor conectado a la red, control aplicado al
convertidor conectado al rotor.
Las variables del convertidor de red están definidas por la red por tanto no se
pueden controlar. El documento se centra en el control aplicado al convertidor
del rotor. Se realiza un estudio del control convencional, control de flujo.
Posteriormente se diseña un control de corriente, mediante el cual se consigue
regular las corrientes del rotor satisfactoriamente, pero en el flujo no se
consigue un buen resultado. Con el fin de obtener una solución intermedia se
propone un segundo control. En el diseño de este control mixto se introduce
una constante de ajuste, denominada K. En todos los controles se emplean
reguladores PI (Proporcional-Integral). Las diferentes simulaciones presentadas
en capitulo 6 de éste documento y en el anexo 2 de la memoria del PFC se
consiguen variando las diferentes ganancias del regulador y K. |