Modelo de sistema de control de paso de pala aplicado a turbina eólica

摘要

El proyecto fin de grado “Modelo de sistema de control de paso de pala para una turbina eólica”, trata sobre la modelización de una turbina eólica regulada a través del cambio de paso de pala. Desde que la energía eólica se ha convertido en una de las principales fuentes de generación de energía eléctrica, es un aspecto de vital importancia el estudio de nuevos sistemas de generación mediante aerogeneradores. Los sistemas de energía eólica controlan la energía natural del viento para convertirla en electricidad de uso comercial, dichos sistemas se estudian previamente mediante modelos como el que se va a analizar. Los modelos de estudio, implementan variables matemáticas para su comprobación y después son incluidos en programas de simulación. Gracias a estos modelos, en las últimas décadas han aparecido diversos dispositivos de control, con características constructivas diferentes. Tecnologías de este tipo, son dispositivos como variadores de frecuencia, inversores (DC/AC), equipos de regulación de corriente con vectores espaciales, así como servomecanismos de regulación de las palas de la turbina. Todo ello ha hecho posible un rápido desarrollo de los equipos de generación que tienen como fuente de energía el viento. Sin estos equipos y métodos de control, la energía generada seria incontrolable e improductiva. Entendida la importancia de los equipos y sistemas se incluye a continuación la estructura de esteudTFG. El proyecto se ha dividido en 3 fases claramente diferenciadas: La primera fase del trabajo ha consistido en la documentación en materia de modelización y control de la turbina. Centrándose en el mecanismo de control de pala. En esta etapa se han englobado fundamentos de mecánica de fluidos, aerodinámica y tecnologías en aerogeneradores para simular cómo actúan las variables del proceso como el viento, la velocidad del eje o la potencia generada. Para finalizar esta fase, se ha programado un modelo de turbina eólica utilizando software de Matlab y posteriormente se ha implementado en su módulo Simulink.  La segunda etapa del documento se centra en el desarrollo de un sistema de control de pasoudde pala en Simulink y en su comprobación en el sistema integrado del aerogenerador. Para simular el comportamiento de todo el sistema se han modelizado como elementos adicionales como una máquina eléctrica asíncrona que funcione como generador y un sistema de control de velocidad como variador de frecuencia. Todos los elementos mencionados en esta parte, además de la turbina, constituyen el modelo integrado de Simulink que se utilizará como simulador. Con el objetivo de mostrar el esquema de bloques que forman el modelo, se incluye la figura 3 con todos los subsistemas Finalmente, tras comprobar el funcionamiento del modelo, se ha querido desarrollar una interfaz gráfica. Para ello, se ha desarrollado una aplicación llamada GUIDE. Dicha aplicación, permite acceder y simular datos e información de forma rápida y sencilla. Mediante esta interfaz, el usuario podrá simular escenarios posibles del modelo planteado. Esta aplicación es totalmente compatibleudcon el entorno de Matlab.