Diseño de un esquema de control para extracción de máxima potencia en un sistema turbina-generador eólico de baja potencia

Abstract

This document presents the modeling of a wind turbine-generator system and developing a control scheme for maximum power extraction. The system comprises a low-power variable speed wind rotor coupled to a squirrel cage induction generator through gearbox. The generator delivers electrical energy to a DC load through a PWM three phase rectifier which control variables are duty cycle and the funda- mental frequency of the modulated signal. The control scheme maintains constant relationship voltage/frequency in the stator of the generator to operate the machine with constant air gap flow at its nominal value, thereby decreasing electrical losses in the circuit of the stator and rotor. The controller is based on MPPT algorithms for determining the operating point the system and achieve the proper mechanical speed shaft. The performance is evaluated through simulations in Matlab®/simulink. and presents this type of control as a good alternative for handling low-power wind turbine-generator systems effectively and efficiently.

Este documento presenta el modelado de un sistema turbina-generador eólico y el desarrollo de un esquema de control para extracción de maxima potencia. El sistema se compone de un rotor eólico de velocidad variable de baja potencia acoplado a un generador de inducción jaula de ardilla por medio de engranajes. El generador entrega energía eléctrica a una carga de CC por medio de un rectificador de PWM cuyas variables de control son el ciclo util y la frecuencia fundamental de la señal modulada. El esquema de control mantiene constante la relación voltaje/frecuencia en el estator del generador para operar la maquina con el flujo del entrehierro constante en su valor nominal y asi disminuir las perdidas eléctricas en el circuito del estator y el rotor. El controlador se basa en algoritmos de MPPT para determinar el punto de operación del sistema y alcanzar la velocidad adecuada de rotación del eje mecánico. El funcionamiento se evalúa por medio de simula- ciones en Matlab®/Simulink y se presenta este tipo de control como una buena alternativa para manejar sistemas de generación eólica de baja potencia efectiva y eficientemente.