Validación y optimización de banco de emulación de turbina eólica de baja potencia

Abstract

Este trabajo muestra los avances y mejoras obtenidos en el desarrollo de un emulador de turbina eólica de baja potencia de eje horizontal. Lo implementado permite emular las variables de desempeño principales de un rotor de palas, de manera que tanto el torque como velocidad de giro impuestos al generador eléctrico, en función del viento, se asemejen a los que un rotor real desarrolla. Reduciendo sensiblemente los tiempos de prueba de los sistemas eléctricos de conversión, al poder recrear diversos escenarios de campo, tanto para sistemas vinculados a la red eléctrica distribuida como aislados. Por lo tanto, se describe, el proceso de diseño e implementación de su control, las pruebas realizadas y los resultados obtenidos. Para ello, según las especificaciones impuestas, se comienza por los conceptos asociados al modelado computacional, luego los aspectos principales del hardware y software de control, la interfaz de usuario y sus características. Posteriormente, los detalles de la construcción del prototipo experimental, la obtención y análisis de resultados, y la comparación con los del modelado computacional. Se destacan los beneficios potenciales que puede aportar el sistema tanto en el ámbito académico como en la industria. Por último, como trabajo futuro, se plantean opciones de mejora.

This work shows the advances and improvements obtained in the development of a small wind horizontal axis wind turbine emulator. The implementation allows us to emulate the main performance variables of a bladed rotor, so that both the torque and rotation speed imposed on the electric generator, depending on the wind, are similar to those that a real rotor develops. Sensibly reducing test times for electrical conversion systems, by being able to recreate various field scenarios, both for systems coupled to the distributed electrical grid and isolated ones. Therefore, the design and implementation process of its control, the tests carried out and the results obtained are described. To do this, according to the imposed specifications, we begin with the concepts associated with computational modeling, then the main aspects of the control hardware and software, the user interface and its characteristics. Subsequently, the details of the construction of the experimental prototype, the obtaining and analysis of results, and the comparison with those of computational modeling. The potential benefits that the system can bring both in academia and in industry are highlighted. Finally, as future work, improvement options are proposed.