Avances en el control de Generadores Eólicos y su conexión a la red mediante Convertidores Electrónicos de potencia

Resumen

A energía eólica es una de las más baratas y ecológicas que existen en la actualidad. El desarrollo de una maquina de este tipo requiere del concurso de varias disciplinas de naturaleza diversa: mecánica de fluidos, ingeniería mecánica, ingeniería eléctrica y maquinas eléctricas, electrónica de potencia y control automático. El trabajo que aquí se plantea se centra en las disciplinas de control automático y la electrónica de potencia y realiza aportaciones originales en el tema de control de cierto tipo de aerogenerador, basado en maquinas eléctricas de inducción, mediante técnicas de control vectorial. Los motivos para utilizar una maquina de inducción en un aerogenerador son varios: este tipo de maquinas son mas robustas y baratas que otras y, aunque su control es complejo, la técnica del control vectorial permite utilizar en alicaciones de tracción a alta velocidad y con grandes potencias. El control propuesto en este trabajo se basa en una topología de aerogeneradores que presenta el siguiente esquema: maquina + inversor+ condensador+ +inversor. Dicho esquema permite separar el subsistema asociado al generador del subsistema asociado a la red eléctrica. Esto se realiza a través del condensador intermedio, lo que permite dotar de mucha mas versatilidad al sistema. La configuración propuesta funciona correctamente cuando se manejan pequeñas potencias. En este caso un inversor controla la maquina aportando la potencia reactiva necesaria, mientras que el otro inversor se encarga de mantener la frecuencia constante y controlar el nivel de tensión. Las labores realizadas en esta tesis son: 1. Realización de un control, vectorial aplicado a este tipo de maquinas que se autoadaptativo ante variaciones en el par de la maquina, de modo que se obtenga el optimo rendimiento de la maquina ante velocidades cambiantes del viento. 2. Control del aerogenerador y compensación de la potencia reactiva de la red. 3. Desarrollar un sistema de control de alto nivel que coordine el funcionamiento de los dos subsistemas del aerogenerador: inversor maquina e inversor red de modo que se obtenga el máximo rendimiento energético de la maquina. 4. Reducción de los armónicos inyectados en la red eléctrica.