Diseño y construcción de un controlador de potencia para pequeños aerogeneradores

Francisco García Roque

Resumen


En el presente trabajo se ha diseñado y construido un controlador de potencia para pequeños aerogeneradores, que se basa en la inclusión de un devanado auxiliar, cuya función es conducir una corriente alterna controlada mediante interruptores electrónicos, en forma proporcional al exceso de frecuencia de rotación del generador. El diseño se basa en un microcontrolador, que se encarga de monitorear la frecuencia de la señal AC del generador, gracias a una etapa que acopla dicha señal a través de un transformador, la cual luego de ser digitalizada, permite al controlador corregir la frecuencia de rotación calculando la diferencia respecto del valor admisible para la operación segura del aerogenerador. El algoritmo de control se basa en la corrección del tiempo de conducción del devanado auxiliar el cual es directamente proporcional al exceso de frecuencia en la señal AC del generador. Los resultados obtenidos en las pruebas en túnel de viento indican un efecto significativo en la curva de potencia en condiciones de control electrónico, en comparación de la curva obtenida con sólo control mecánico. En estas evaluaciones se ha observado una región plana de la curva de potencia entre los 7.9 m/s a 9m/s, que corresponde a la curva ideal de potencia, y disminución del 25%hasta los 12 m/s, en comparación con los valores obtenidos con el control mecánico. Por tanto se ha logrado diseñar y construir un modelo de controlador que mejora la curva de potencia del aerogenerador; incorporando además funciones avanzadas de control inteligente y flexibilidad para configurar, gracias a la incorporación de un microprograma, los diferentes parámetros de operación que permiten adaptar la función del controlador para diferentes modelos de aerogeneradores.

 

In the present work is designed and built a power controller for small wind turbines, based on the inclusion of an auxiliary winding, whose function is to conduct an alternating current controlled by electronic switches, in proportion to the excess rotation frequency generator. The design is based on a microcontroller, which is responsible for monitoring the frequency of the AC signal generator by a phase coupling said signal through a transformer, which after being digitized, it allows the controller to c¸orrect”the rotational frequency by calculating the difference from the permissible value for the safe operation of the wind turbine. The control algorithm is based on the conduction time of auxiliary winding which is directly proportional to the excess frequency of AC signal generator. The results obtained in wind tunnel tests indicate a significant effect on the power curve in terms of electronic control, compared to the curve obtained with only mechanical control. These assessments have seen a flat region of the power curve between 7.9 m / s to 9m / s, which corresponds to the ¨ıdeal”power, curve and decrease of 25% to 12 m / s, compared to the values obtained with mechanical control. Thus it has been posible to implement an electronic controller model improves the response of the power curve.With advanced features, intelligent control and high flexibility, with the addition of a microprogram for configuring the various operating parameters to adapt functionality for different wind turbine models.


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Referencias


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González, S.; Pruebas en Túnel de viento de un mecanismo de control de potencia en microaerogeneradores sometidos sobrevelocidades de viento. I simposio de internacional de minieólica, Lima 2011.

Ochoa, A. Lara, A. Gonzales, G. Microchip Technology INC. PIC16F87xA data sheet, 2003 Solid State Control, Solutions for three Phase 1HP Motor. Application Note ON Semiconductor, 1999

Samsonov V. Aerodinámica y Control de turbinas Eólicas, Editorial Marketing de Ideas S.R.L., Primera Edición, Per ´u - Lima, 2006


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