Estrategias de Control y Operación de Aerogeneradores y Sistemas de Generación Distribuida

Por un lado tengo un lazo de control del par eléctrico


En este lazo la veloc de grio de la turbina es multiplicada por una cste de par para dal la max pot.
Esta const corresponde a la relación que hay entre par y vel.
–> wturb^2*cte y sera la señal de ref que se aplica como par eléctrico que ira a  un convertidor de pot y sera el valor real del par eléctrico que se extrae de la turbina.
por otro lador tenemos el control de veloc que empezara a funcionar cuando nos pasemos de la veloc de ref nominal y estará en unidades pu y sera 1.Cuando la veloc de giro en unidades pu sobrepase 1 acturar el alzo de pitch. Se comparara la vel real con la veloc de ref y la señal de error que nos prorpociona es la que se aplica al lazo de control que sera un PI.
Por un lador tengo el control de seguim de max pot. A partir de la vel viento que se filtra se obtiene una referencia de control en unidades pu. Esta referencia de control se compara con la vel real de la turbina que coincide en unid pu con la vel de giro del generador. La diferencia es un error que se introduce a un PI y la salida del de este PI nos proporciona un par eléctrico.
El 2º es un control del pitch cuando superamos la pot nom, es decir cuando la vel viento estar por encima de la nominal empieza a funciona este lazo. Empiezan a compararse la pot ref con la pot que nos proporciona la turbina y nos generara un error. Si el error es + se genera una señla de pitch para compensar la extracción de pot de forma que no superemos el valor nom

Ventaj de g sincr frente a induc:


Funcionan bien para redes aisladas, Buena respuesta ante huecos de tensión,trabajan a la misma potencia nominal del generador es decir manejan toda la pot del generador(Turbina full power).

Ventaj de g asinc frente a sincr :

No necesitan circt externos para su excitación y no tiene porque girar a un velocidad fija,no hay regul de tensión pues este viene impuesto por la red externa, controlan potencia acti y react con bajos niveles de armónicos tanto de lado generd que de red, capacid de entregar a la red una potenc superior a la nominal, son mas económicos, maneja el 30% de la pot nominal.

vel fija ventaja : Simplicidad, fiabilidad y precio.

Desven

Consumo alto de de pot reactiva, la calidad de energ es pobre y provoca variaciones de tensión, ante huecos de tensión deben desconectarse poniendo en riesgo la estabil del sist.

Vel variable:

vent: permite regular la poten react y activ que se cede a la red facilitando la estabilidad de tensión de la red. Se mantiene el par del generador cts ya que las variaciones que se porducen por la vel del viento no se transmiten a la red mejorando la calidad de energía que se entrega. Se trabaja para mantener y recuperarse de los huecos de tensión. Desve:se pierde energía en el convertidor de potencia y debido al uso de electr de potencia se incrementa el coste. 


Este esquema de una turbina eólica corresponde a un generador de induciion doblemente alimntado ya que por un lado se conecta el rotor a un convertidor backtoback y el estarot lo conectamos directamente a la red eléctrica. El convertidor alimenta al rotor, regula la amplit, fase y frecu de tensión y permite hacer un control vectorial de la maquina en cada instante de la p activa y p reactiva que se entrega a la red por el estátor. La pot típica del convertidor es:

 Función del Crowbar: es un circuito de protección de los devanados del rotor ante tensiones elevadas y así las correspondientes corrientes no destruyen los igbt del convertidor y ademas de soportar menos corrientes a la hora de sobredimensionar el convert, este es menos costoso. Filtro LCL para eliminar los armónicos de corriente y evitar una indeterminación. También se va a tener mas atenuacuon a la frec de conmutación y la corriente sera mas limpia. Filtro dV/dt elimina los picos de tensión y reduce la corriente de fugas.

Tres formas de operación de los convertidores: Grid forming se comporta como fuente de tensión,se fija la tensión y la frec, no se puede conectar directa a la red grid following se comporta como fuente de corriente, sigue a la red y va en paralelo a la red eléctrica. Grid supporting su comportamiento es mixto, mezcla de los dos anteriores.

Microred eléctrica  es un conjunto de sistemas de generación que pueden trabajar de forma conectada y desconectada de la red eléctrica, llevando un sistema de gestión propio. Se puede conectar y desconectar de la red(modo isla).

Microredes

AC. Son aquellas que tiene como línea de evacuación, una lina ac  para elemento de generación distribuida y me permite conectar aquellos sistemas que me generan o consumen electridad. Microredes DC tiene como línea de evacuaicion un línea DC y me permiten conectar con la f de energ fotovoltaica. Elementos importantes: sistemas de energía con generación distribuida(solar , eolic), sistemas de almacenamientos de energía como baterías

Función del droop. Con el droop se consigue que no haya indetrminacion de manera que corriga errores en régimen permanente en el lazo de control y con esta técnica del ultilzacion del droop controlamos la frecuencia y la tensión dando estabilidad a la red eléctrica.

Emulación de inercia en sistemas de generación distribuida consiste en que el par electromagentico y el par de carga deben tener una diferencia nula y así que en el sistema se tenga una frecuencia estable. Esto se debe a no tener sistemas de  almacenamiento de energía elevados como los GW.


AVR


Es un controlador automático de tensión.Este sistema lo llevan todos los generadores convencionales para regular la tensión. También controla la P activa del rotor.

PLL


Es un sistema realimentado en el que podemos conecr al fase que evacual la pot activa y la tensión que evacua la pot reacti, con esta info del PLL se puede sincronizar con la red. La configuración gridd following basado en un sincronizador es el que se usa en sistemas de generación distribuida.(dibujo)

ISLANDING en fotovoltaico es un fenómeno eléctrico que se produce cuando una fuente de generación distribuida continua energizando una parte de la red eléctrica después de que se haya desconectado. Así garantizar seguridad y fiabilidad a los equipos.

Código de red: conjunto de reglas que cada pasi pone en marcha para gestionar la energía procedente de fuentes no convencionales

STS: es un interruptor inteligente que funcionara en modo isla es decir que se autoconsuma y así poder conectarlo a la red cuando la tensión frec sean iguales por el contrario ocasiona explosión

Grid feeding El condensador se puede quitar, interesa que una fuente tenga impedancia infinita y se consigue con el filtro. EL PLL lo usamo para hacer las tranformaciones de abc a alfabettaDq. Tiene consignas Pref y Qref, no puede imponer tensión si no potencia acti y reacti. En este convertidor se tiene la posibilidad de hacer control de droopp, controlando la tensión y la frecuencia para estabilizar la red eléctrica.

Grid forming la consigna es una tensión y una frec y se mantiene en cualquier carga. Tb asegura que la impedancia equivalente de la fuente de corriente sea nula. Por otro lado tenemos el regulador de corriente que es un control primario y el regulador de tensión que poniendo una consgina fijamos la tensión y fijamos la frecuencia poniendo una consigna y los dq sirven para hacer lazos de control. Si hay 90º en la red y conecto este grid empiza con 0 y entrega la max pot posible del convertidor.

Grid supporting se trabaja con este tipo de convertidores cuando se tiene varios generadores. Defeinir máster(forming)y esclavo(resto de convertidores) si esta en modo isla y es el único que soporta conectar la energías renovables a la red eléctrica. Se puede hacer de dos maneras mediante una modificación de grid forming l p y q sacamos el voltaje de ref y la frec. Y la otra modificando grid feeding se mide con el PLL la frec y el volt de ref con estas consignas obtenemos p y q

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