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Control óptimo de voltaje y corriente de una turbina de viento de velocidad variable para mejorar su desempeño.

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dc.contributor.author Mérida Rubio, Jován Oseas
dc.date.accessioned 2016-10-13T15:15:40Z
dc.date.available 2016-10-13T15:15:40Z
dc.date.created 2014-06-30
dc.date.issued 2014-06-20
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx:8080/xmlui/handle/123456789/19423
dc.description Tesis (Doctorado en comunicaciones y electrónica), Instituto Politécnico Nacional, SEPI, ESIME Culhuacán, Citedi, 2014, 1 archivo PDF, (135 pàginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract Los problemas de optimización y regulación de potencia para una turbina de viento de velocidad variable se abordaron en esta tesis. El objetivo primario debajo de la velocidad nominal del viento es mantener operando la turbina de viento en su punto de operación de máxima extracción de potencia del viento. El objetivo principal cuando la velocidad del viento está arriba de su valor nominal es regular la cantidad de energía extraída del viento y atenuar las cargas dinámicas. Este trabajo describe el diseño y la síntesis de controladores robustos, particularmente por modos deslizantes y H∞ no lineal con el fin de mejorar la generación de potencia eléctrica y extender el tiempo de vida de los componentes mecánicos y eléctricos de la turbina de viento, asumiendo conocimiento total y parcial del vector de estados. Primero se propone una solución al problema de optimización de potencia mediante el diseño de controladores que permitan un seguimiento adecuado de la velocidad (potencia) óptima del aerogenerador, al mismo tiempo que se atenúan las cargas dinámicas. Se procede con la solución al problema de regulación de potencia mediante el diseño de controladores que permitan una regulación adecuada de la potencia eléctrica nominal y que reducen los esfuerzos sobre los componentes mecánicos y eléctricos de la turbina eólica. Finalmente, se da una solución a los problemas de optimización y regulación de potencia del aerogenerador con conocimiento parcial del vector de estados mediante el diseño de un observador por modos deslizantes y de un estimador de la velocidad del viento. Los controladores diseñados son comparados con estrategias de control existentes con el fin de establecer un punto de referencia que nos permita evaluar el desempeño de los controladores. El modelo dinámico basado en los parámetros de la Turbina de Investigación de Control Avanzado (CART, por sus siglas en inglés) y las estrategias de control, son validados a través del complejo simulador aerolástico de alta fidelidad llamado Fatiga, Aerodinámica, Estructuras y Turbulencia (FAST, por sus siglas en inglés). El simulador permite acceder a un modelo realista, el cual toma en cuenta la dinámica no lineal de la turbina de viento y la naturaleza turbulenta del viento. Resultados de simulación muestran las ventajas de las estrategias de control propuestas en términos de generación y regulación de potencia, así como en la atenuación de cargas dinámicas. ________________ Optimization and regulation power problems are addressed in this thesis. The primary objective below rated wind speed is to keep the wind turbine operating at its point of maximum extraction of wind power. The main objective, when the wind speed is above its nominal value, is to regulate the amount of energy extracted from the wind and attenuate dynamic loads. This work describes the design and synthesis of robust nonlinear controllers, particularly with sliding mode and nonlinear H∞ controllers in order to improve the generation of electrical power and extend the life-time of the mechanical and electrical components of the wind turbine. First, a solution to the problem of power optimization is proposed by designing controllers that allow proper tracking of the optimum speed (power) of the wind turbine, resulting in better power extraction, while the mechanical loads on turbine components are attenuated. We proceed with the solution to the problem of power control by designing controllers that allow proper regulation of the nominal electric power and reduce the stresses on the mechanical and electrical components of the wind turbine. Finally, a solution of the optimization and regulation power problems with partial knowledge of the state vector by designing a second order sliding mode observer to estimate wind speed is given. Designed controllers are compared with existing control strategies in order to establish a benchmark that allows us to evaluate the performance of the controllers. The dynamic model based on the parameters of the Controls Advanced Research Turbine (CART) and the control strategies are validated through the complex high fidelity aeroelastic simulator FAST developed by the National Renewable Energy Laboratory (NREL). The simulator allows to access a realistic model which takes into account the nonlinear dynamics of the wind turbine and the turbulent nature of the wind. Simulation results show the advantages of the proposed control strategy in terms of generation and power regulation, as well as, dynamic loads attenuation. es
dc.language.iso es_MX es
dc.publisher Citedi-IPN es
dc.subject Energía renovable es
dc.subject Turbina de viento es
dc.subject Control robusto es
dc.subject Control H∞ no lineal es
dc.subject Retroalimentación de salida es
dc.subject Control por modos deslizantes es
dc.subject Optimización de potencia es
dc.subject Wind turbine es
dc.subject Robust control es
dc.subject H∞ control es
dc.subject Feedback control es
dc.subject Sliding mode control es
dc.subject Renewable energy es
dc.title Control óptimo de voltaje y corriente de una turbina de viento de velocidad variable para mejorar su desempeño. es
dc.title.alternative Optimal control of voltage and current of wind turbine variable speed to improve its performance. es
dc.type Tesis es
dc.contributor.advisor Aguilar Bustos, Luis Tupak
dc.contributor.advisor Dávila Montoya, Jorge Ángel


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