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Reubicación en Tiempo Real de Turbinas Eólicas Flotantes Usando Control Predictivo de Modelos para Regulación de Posición y Potencia

Autores: Jard, Timothé; Snaiki, Reda

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Reubicación en Tiempo Real de Turbinas Eólicas Flotantes Usando Control Predictivo de Modelos para Regulación de Posición y Potencia


Categoría

Energía

Subcategoría

Energía eólica

Palabras clave

Energía eólica marina
Turbinas eólicas flotantes
Mecanismos de control
Control predictivo de modelos
Perturbaciones ambientales
Restricciones del sistema

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
A medida que la capacidad eólica marina podría crecer sustancialmente en los próximos años, se espera que las turbinas eólicas flotantes (FOWTs) contribuyan de manera significativa a la capacidad instalada global anticipada. Sin embargo, las FOWTs son propensas a varios problemas, en parte debido a perturbaciones ambientales y a su configuración de sistema, lo que afecta su rendimiento y pone en peligro su integridad estructural. Por lo tanto, se requieren mecanismos de control avanzados para garantizar un buen rendimiento y operación de las FOWTs. En este estudio, se propone un control predictivo de modelo (MPC) para regular la potencia de las FOWTs, reposicionar sus plataformas para alcanzar posiciones objetivo predefinidas y asegurar su estabilidad estructural. Se utiliza un modelo de espacio de estados no lineal eficiente como el modelo predictivo interno del MPC. La estrategia de control se basa en la manipulación directa de la fuerza de empuje utilizando tres entradas de control, a saber, el ángulo de guiñada, el ángulo de paso colectivo de las palas y el par del generador, sin la necesidad de actuadores adicionales. El controlador propuesto tiene en cuenta las perturbaciones ambientales y satisface las restricciones del sistema para garantizar un buen rendimiento y operación de las FOWTs. Se ha proporcionado un escenario realista para una turbina eólica de referencia de 5 MW, modelada utilizando OpenFAST y Simulink, para demostrar la robustez del controlador MPC propuesto. Además, la comparación del modelo MPC y un modelo proporcional-integral-derivativo (PID) para satisfacer los tres objetivos predefinidos indica el rendimiento superior del controlador MPC.

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