Solución de Control Robusto para una Turbina Eólica Ing. Fernando Vanegas Alvarez MSc. EIA Ing. Carlos Zamacona HH Ing. Ulf Holmberg PhD. HH
Solución de Control Robusto para una Turbina
EólicaIng. Fernando Vanegas Alvarez MSc. EIA
Ing. Carlos Zamacona HHIng. Ulf Holmberg PhD. HH
Introducción Descripción del problema Modelo Diseño del controlador Resultados Conclusiones
Contenido
Operación de una turbina eólica de eje horizontal
Eficiencia determinada por un factor Cp(β,λ) que depende de la relación de la velocidad de punta y del ángulo de ataque o pitch.
Introducción
Limitar la potencia generada (región operativa 3), manteniéndola constante.
El controlador debe cumplir ciertas márgenes de robustez
Se deben eliminar perturbaciones debido a ráfagas y comportamiento errático del viento
Sistema no lineal Tolerancia a cambios en la dinámica del
sistema Eliminar la influencia de la realimentación de
ruido
Descripción del problema
Implementación de un control discreto con el fin de cumplir criterios de un control robusto, utilizando la técnica de ubicación interactiva de polos.
Novedad del proyecto
Rotor
Generador y transmisión
Relación entre torque mecánico y de reacción
Torsión en el tren de transmisión
Elasticidad y amortiguamiento en transmisión
Modelo dinámico
Se asume y se obtiene
Potencia generada
Teniendo en cuenta el problema es conveniente expresar las variables como desviaciones del punto de operación
Dinámica del sistema
equivale a la regulación de que se escoge como salida.
Mecanismo para rotar el ángulo pitch
Flexión en la torre
Se introducen variables auxiliares
Dinámica cont.
Combinando las ecuaciones anteriores se obtiene el modelo del sistema
Usando la siguiente notación
Finalmente el modelo
Sistema dinámico
Polinomio característico con polos en para el modo del eje,
para el modo de la torre y para el servomotor
Los ceros en B y C están muy cerca de los polos del modo de la torre por lo tanto este modo es poco afectado por la señal de control
Modelo en tiempo continuo
Es importante tener en cuenta los requerimientos del sistema tanto como las herramientas disponibles que le permitirán al controlador cumplir su función
Gracias a la simplicidad de la estructura de control escogida, la técnica de ubicación de polos puede ser fácilmente programada en un software
Debido a la no linealidad del sistema una estructura clásica no cumple con la robustez requerida para asegurar la confiabilidad del sistema
Conclusiones