Diseño de Sistema de Control y Automatización para Sistemas de Conversión de Energía Eólica Magnus Usando Métodos de Control Máximum Power Point Tracking y Generador de Imanes Permanentes
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Date
2018-01-04
Authors
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Publisher
Universidad Católica de Santa María
Abstract
Esta tesis presenta el diseño del sistema de control, automatización y supervisión para sistemas de conversión de energía eólica tipo Magnus usando como métodos de control técnicas MPPT, una maquina síncrona de imanes permanentes conectada a un rectificador trifásico en puente compuesto por diodos que alimenta una carga resistiva e inductiva por medio de un inversor trifásico compuesto por transistores IGBT. Este último usa el método de modulación sinodal de ancho de pulso SPWM para modular la ganancia del inversor y consecutivamente, la potencia aparente del sistema.
El principal objetivo del sistema de control diseñado es mantener, a cada instante, el valor del coeficiente de potencia en su punto máximo . Esto conlleva a que la turbina extraiga constantemente la máxima potencia cinética contenida en el viento y la transforme en energía mecánica. En otras palabras, que el aerogenerador trabaje en su punto de máximo de potencia (MPP).
Usando un modelo de turbina Magnus, desarrollado por el autor, es determinado el máximo punto de trabajo del coeficiente de potencia cuyo valor es de 0.3764. Esto ocurre cuando el parámetro Tip Speed Ratio ( ) se encuentra en su punto óptimo el cual es = 5.7, y de igual forma, cuando el valor de Cylinder Speed Ratio ( ) trabaja en su punto óptimo el cual es = 3.3.
Adicionalmente, es desarrollado un modelo autorregresivo de media móvil (ARMA), el cual crea un perfil real de velocidad del viento según un valor medio.
El sistema entero es elaborado en Matlab - Simulink y posteriormente son realizadas diversas simulaciones teniendo como resultado un sistema que maximiza a cada instante la potencia mecánica transformada por la turbina eólica.
Palabras-clave: Coeficiente de potencia, Tip Speed Ratio, Cylinder Speed Ratio, Generador de imanes permanentes, Métodos de control MPPT, Turbina Magnus.
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Keywords
Coeficiente de potencia, Tip Speed Ratio, Cylinder Speed Ratio, Generador de imanes permanentes, Métodos de control MPPT, Turbina Magnus