Modelado, diseño y control de un sistema electrónico de potencia para la conexión de una turbina de baja potencia a un barraje de CC (2024)
El enfoque de la investigación se centra en integrar una turbina eólica de baja potencia a una microrred domiciliaria a través de un sistema de conversión eléctrico eficiente. El desafío radica en desarrollar un sistema capaz de conectar la generación eólica a la microrred garantizando eficiencia energética, considerando las cambiantes condiciones del viento. Para abordar este problema, se propuso modelar el sistema de conversión eléctrica eólica utilizando el convertidor SEPIC, detallando dos técnicas de control (lineal y no lineal) que operen con el algoritmo P&O y el método MPPT bajo la estrategia de velocidad variable con pitch fijo. Ambas técnicas de control han demostrado su efectividad al mejorar el aprovechamiento de energía cuando se somete al sistema de generación a diferentes situaciones de operación. Además, dichas técnicas destacan por su capacidad para adaptarse a los cambios en las velocidades del viento, lo que mejora la confiabilidad y eficiencia del sistema de generación eólica. Por un lado, la técnica de control lineal implica un modelado matemático más complejo, pero presenta un diseño más ágil de sus controladores; mientras que el control no lineal al ser en el dominio del tiempo, su modelamiento es más sencillo, aunque el diseño de sus controladores requiera metodologías diferentes a las teorías clásicas. Sin embargo, a pesar de la mayor necesidad de sensores y de las características descritas previamente, el enfoque de control no lineal presenta un comportamiento más suave y mayor rapidez para alcanzar la estabilidad, permitiendo un seguimiento preciso de las referencias impuestas por el MPPT sin someter a la turbina a un estrés mecánico excesivo. El trabajo ha logrado proponer de manera exitosa una metodología para el diseño del sistema de conversión eólica. La versatilidad y adaptabilidad de las técnicas de control sujetas a la estrategia empleada, junto con las características inherentes del convertidor SEPIC, han demostrado ser idóneas para gestionar la energía eólica en condiciones variables de viento. La validación del sistema confirma su capacidad para alcanzar eficientemente los puntos de máxima potencia, asegurando así un buen rendimiento en la microrred domiciliaria.