Control de turbinas eólicas de generadores de inducción de anillos deslizantes de alta potencia a velocidades de viento variables en modos óptimos y confiables
Autores: Radac, Mircea-Bogdan; Muller, Valentin-Dan; Ciucuri, Samuel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control de turbinas eólicas de generadores de inducción de anillos deslizantes de alta potencia a velocidades de viento variables en modos óptimos y confiables
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Turbinas eólicas
Generador de inducción de anillo deslizante
Convertidores de potencia
Velocidades variables del viento
Velocidad angular mecánica
Control del ángulo de paso de las palas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo analiza aerogeneradores de alta potencia (WTs) de la región de Oravita, Rumania. Estos WTs se basan en un generador de inducción de anillo deslizante con rotor bobinado y proponemos una arquitectura modificada con dos convertidores de potencia tanto en el estator como en el rotor, funcionando a velocidades de viento variables que abarcan un amplio intervalo. Las investigaciones desarrolladas en torno a un modelo realista de WT con generador de inducción de doble alimentación muestran cómo el control del WT permite operaciones a velocidades de viento variables a una velocidad angular mecánica óptima (MAS), garantizando el punto de máxima potencia (MPP), pero solo hasta un valor crítico de velocidad del viento, después del cual la potencia eléctrica debe saturarse para una operación confiable. En esta región de operación confiable, se debe hacer cumplir el control del ángulo de paso de las palas. La velocidad del viento variable actúa como una perturbación de parámetro variable en el tiempo, pero también impone el punto de ajuste de operación de MPP en una de las dos regiones analizadas. Para lograr errores de seguimiento nulos, debe aparecer un doble integrador dentro del controlador de MAS cuando la perturbación de la velocidad del viento se modela de manera realista como una entrada tipo rampa; sin embargo, al inspeccionar el modelo linealizado se revelan varias dificultades como se describe en el documento, junto con el compromiso de la solución propuesta. El estudio desarrollado en torno al modelo WT Fuhrlander-FL-MD-70 1.5[MW] muestra que varios controladores competitivos están diseñados y probados en las regiones de interés identificadas, ya que validan las especificaciones de funcionamiento confiable y eficiente.
Descripción
Este trabajo analiza aerogeneradores de alta potencia (WTs) de la región de Oravita, Rumania. Estos WTs se basan en un generador de inducción de anillo deslizante con rotor bobinado y proponemos una arquitectura modificada con dos convertidores de potencia tanto en el estator como en el rotor, funcionando a velocidades de viento variables que abarcan un amplio intervalo. Las investigaciones desarrolladas en torno a un modelo realista de WT con generador de inducción de doble alimentación muestran cómo el control del WT permite operaciones a velocidades de viento variables a una velocidad angular mecánica óptima (MAS), garantizando el punto de máxima potencia (MPP), pero solo hasta un valor crítico de velocidad del viento, después del cual la potencia eléctrica debe saturarse para una operación confiable. En esta región de operación confiable, se debe hacer cumplir el control del ángulo de paso de las palas. La velocidad del viento variable actúa como una perturbación de parámetro variable en el tiempo, pero también impone el punto de ajuste de operación de MPP en una de las dos regiones analizadas. Para lograr errores de seguimiento nulos, debe aparecer un doble integrador dentro del controlador de MAS cuando la perturbación de la velocidad del viento se modela de manera realista como una entrada tipo rampa; sin embargo, al inspeccionar el modelo linealizado se revelan varias dificultades como se describe en el documento, junto con el compromiso de la solución propuesta. El estudio desarrollado en torno al modelo WT Fuhrlander-FL-MD-70 1.5[MW] muestra que varios controladores competitivos están diseñados y probados en las regiones de interés identificadas, ya que validan las especificaciones de funcionamiento confiable y eficiente.