A los compañeros del Grupo de Trabajo de Ingeniería Eléctrica y Redes Eléctricas del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Vigo por sus continuos ánimos y sugerencias ya que todos me han ayudado en algún momento del desarrollo del trabajo. A Jaime González Hernández, Catedrático del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Automática de la U.L.P.G.C., por compartir conmigo sus conocimientos, por sus aportaciones y por la ayuda que me brindó durante las visitas a las instalaciones objeto de esta tesis.
Propuesta de Sistema Eólico Diesel con Volante de Inercia de Velocidad Variable a través de Transmisión Hidrostática 169
Propuesta de un sistema eólico diesel con volante de velocidad variable mediante transmisión hidrostática 169.
Las Ecuaciones de la Máquina Asíncrona III-1 III.1 Ecuaciones Eléctricas en coordenadas a-b-c III-1
La Máquina Asíncrona Doblemente Alimentada IV-1
Diagramas de Bloques del Simulink VII-1
Índice Figuras
Índice Tablas
Objetivos y Desarrollo
- Objetivos
- Desarrollo
En el Capítulo 4 se modela y simula el sistema real del Puertito de la Cruz en la isla de Fuerteventura. En el capítulo 5 continuamos con el estudio de la planta experimental de Pozo Izquierdo, dedicada exclusivamente a la desalación.
Sistemas Eólicos Aislados
- Abastecimiento con Grupos Diesel
- Las energías renovables
- Sistemas de Almacenamiento
- Sistemas Eólicos Aislados
Siendo, esta aplicación, la que se destaca hoy en día en el aprovechamiento de la energía eólica. Otra oportunidad de la biomasa es la producción de biocombustibles para la industria automotriz.
Tecnologías de Aerogeneradores
- Introducción
- Un poco de Historia
- Clasificación de Aerogeneradores
- El Aerogenerador de Eje Horizontal
- Control de Potencia. Pérdida Aerodinámica o Variación del Paso de Pala
- Control de Velocidad. Velocidad Fija o Variable
- Aerogeneradores de Velocidad Constante
La tarea del sistema de transmisión es transferir el par de la turbina (eje de baja velocidad) al eje del generador (eje de alta velocidad). Una alternativa al control del paso de las palas se basa en la ocurrencia de pérdida aerodinámica o pérdida de sustentación.
GA RED
Aerogeneradores de Velocidad Variable. Comportamiento A la vista de las curvas del coeficiente de potencia de una determinada
3-21: Curva de potencia de un aerogenerador de velocidad constante, dos velocidades y velocidad variable. De esta forma, desaparece la necesidad del acoplamiento flexible propio de los sistemas de velocidad constante, ya que este modo de oscilación es menos crítico.
Aerogeneradores de Velocidad Variable. La Máquina Asíncrona Doblemente Alimentada
Cambiando (3.13), es posible obtener la relación entre la potencia nominal del estator del generador (Pn,s) y la potencia nominal del rotor (Pn,r), siendo esta última la que determina la potencia nominal del generador. la electrónica de potencia. La principal desventaja de esta configuración es la necesidad de utilizar anillos deslizantes en el rotor para conectar la electrónica de potencia.
Aerogeneradores de Velocidad Variable. La Máquina Síncrona Multipolos
Dado que estas pérdidas disminuyen con la potencia, la eficiencia promedio de los sistemas de transmisión directa es mayor que la de los equipos convencionales [26]. Cabe señalar que en el último trimestre de 1999, la electrónica fue la segunda razón para cerrar las turbinas eólicas en Alemania [179].
Aerogeneradores de Velocidad Variable. Otras Configuraciones
Una máquina de reluctancia variable es una máquina con diferente número de polos salientes en el rotor y el estator. Las máquinas de reluctancia variable compiten en robustez y simplicidad con las máquinas asíncronas de jaula de ardilla.
Regulación de Aerogeneradores
La estrategia en estas circunstancias es mantener constante la velocidad del rotor de la turbina, así como la potencia de salida (o par eléctrico). Sin embargo, hay controladores que pueden operar en base a estimaciones de la velocidad del viento [120].
Conclusiones
El Sistema Eólico-Diesel Asíncrono. Caso de Punta Jandía
- Descripción de la Instalación
- Generador Eólico
La estabilidad del sistema depende del desempeño de los volantes y de la correcta aplicación de las cargas de vuelco. En el funcionamiento normal o estable de la central eléctrica, se ha demostrado que la única frecuencia relevante es 1p. Sistema de Control, se encarga de la conexión de los elementos del sistema, regulación de potencia y velocidad.
De esta forma se consigue una optimización del efecto captado en dos regímenes de viento diferentes. La conmutación de los polos del generador se realiza en función de la potencia generada.
6/8 polos
Grupos Diesel
El modelo de un generador síncrono con su sistema de excitación se presenta en el Apéndice V de esta tesis. En los sistemas aislados es común encontrar un sistema de almacenamiento de energía que puede ser hidráulico, con volantes de velocidad variable o mediante baterías. En la planta estudiada, cada uno de los generadores cuenta con un volante solidario a su eje, cuyas principales características se muestran en la Tabla 4-4.
Este hecho condiciona la dinámica del grupo electrógeno y volante, ya que los parámetros de inercia del grupo pueden considerarse equivalentes a los del volante. La utilidad del volante de inercia se manifiesta cuando se genera una fuerza de viento superior a la requerida.
Modelo de la red eléctrica aislada
Los motores diésel de la instalación son los encargados de mantener el sistema en funcionamiento cuando la demanda energética supera la producción eólica. Esto también asegura la estabilidad del sistema, ya que, así como las cargas de descarga se encargan de mantener la frecuencia por debajo de un valor máximo, el motor diésel se pone en marcha en cuanto la frecuencia desciende por debajo de un valor determinado. Ωref es la referencia de velocidad del generador síncrono Ωg es la velocidad de salida del generador síncrono.
Por ello, su rendimiento depende de la desviación existente entre la frecuencia de referencia (frref), normalmente 50 Hz, y la frecuencia real en la instalación (fr). Las cargas de maniobra están equipadas con interruptores estáticos, que permiten un rápido funcionamiento sobre las mismas sin aparición de armónicos, de forma que la conexión de las resistencias se realiza en los cruces por cero de tensión.
Funcionamiento de la planta
Si la velocidad del viento aumenta hasta que la potencia disponible supera los 50 kW, empieza a funcionar con 6 polos. A bajas velocidades del viento y por encima de la velocidad de enlace, es posible operar la instalación con uno o ambos grupos diésel (ver Fig. 4-16) en paralelo con la turbina eólica. Si la velocidad del viento permite abastecer la demanda únicamente con energía eólica (ver Fig. 4-17), los dos grupos diésel se desconectan y los generadores síncronos funcionan como compensadores de reactivos (recordar que el generador asíncrono es de 225 kW). para mantener la velocidad del volante.
Cuando la frecuencia supera un valor máximo, el grupo de aceite se desconecta y las cargas giratorias se conectan hasta que la frecuencia se acerca a su valor nominal. Temporalmente, uno de los grupos puede comenzar, en caso de que la frecuencia baje demasiado.
Medidas realizadas
Para el control de la frecuencia de la red, cuando el sistema funciona solo con energía eólica, se utilizan cargas de descarga de 150 kW, conmutadas con interruptores estáticos. De esta forma se conectan al paso por cero de la tensión de fase (ver Fig. 4-20) y no introducen armónicos en la instalación. 4-24 muestra el cambio de las formas de onda de voltaje y corriente cuando el banco de capacitores está conectado.
El estudio del gráfico de potencia activa debe hacerse junto con el de la frecuencia (Fig. 4-27), ya que de él depende el comportamiento de las cargas de vuelco y en definitiva el de los grupos diésel. Un análisis espectral de potencia (se encontrarían espectros similares analizando valores rms o variaciones de frecuencia) revela la presencia de un componente principal de 0,65 Hz (y el segundo armónico).
Simulación del Sistema
De esta forma se puede evaluar el impacto de la existencia de dicha frecuencia sobre la potencia suministrada por el sistema. La instalación funciona a una velocidad casi constante en todos sus elementos, tal y como muestra el gráfico de evolución de la frecuencia (Fig. 4-37). En esta condición, el volante junto con las cargas basculantes se encargan de mantener la estabilidad de la instalación (Fig. 4-36).
La misma figura muestra la intensidad y evolución de la energía reactiva durante la simulación. Por otro lado, cuando el sistema es inestable, aparece otra frecuencia (0,65 Hz) que puede corresponder a la frecuencia natural de la transmisión mecánica.
Modificaciones Propuestas .1 Introducción
En el capítulo 6 se estudia el comportamiento de la planta cuando se incluye un volante de inercia de velocidad variable con transmisión hidrostática. Momento de inercia del volante 218,8 Kg·m Potencia nominal de la máquina asíncrona 150 kVA. En esta circunstancia, el timón es el encargado de mantener la estabilidad de la instalación y no es necesaria la utilización de cargas mecánicas.
En este caso, el volante y el aerogenerador son los responsables de la estabilidad de la instalación. 4-54: Evolución de la potencia en el aerogenerador (total y rotor), en el consumo y en el generador síncrono (volante).
Conclusiones
Donde se puede apreciar que tanto la potencia activa como reactiva que maneja el rotor es una fracción de la potencia nominal. Del mismo modo, la tensión del rotor está siempre por debajo del valor nominal de la tensión de la máquina (1 pu). En este caso, el control de la potencia que entrega el aerogenerador a través de la electrónica de potencia permite que el propio aerogenerador, ayudado por los volantes, sea el encargado de mantener la frecuencia.
En ambos casos, la complejidad de la instalación se incrementa ya que, por ejemplo, se necesitan convertidores autónomos. Sin embargo, esto se ve parcialmente compensado por los resultados obtenidos en la respuesta de la instalación a las variaciones de viento y carga, como se puede observar en las simulaciones realizadas.
El Sistema Eólico Aislado Síncrono. Caso de Pozo Izquierdo
- Introducción
- Descripción del Sistema
- Generadores Eólicos
- Carga Síncrona
- Sistema de Control del Aerogenerador
- Funcionamiento de la planta en régimen aislado
- Simulación del Sistema
- Conclusiones
La regulación del ángulo de encendido contribuye a mantener la tensión en el circuito intermedio. Por todo lo anterior, el esquema propuesto para la simulación es el de la figura. El sistema de control del dispositivo P (aerogenerador y cargas) debe ser capaz de mantener la frecuencia de la red aislada dentro de los límites especificados para la carga síncrona.
A continuación se describe el funcionamiento de la planta durante su puesta en marcha y funcionamiento normal (modo aislado). 5-20: Evolución de la potencia activa consumida en la carga y entregada por el aerogenerador y la carga síncrona.
Propuesta de Sistema Eólico Diesel con Volante de Inercia de Velocidad Variable a través de
- La Transmisión Hidrostática .1 Descripción
- El Volante de Inercia de Velocidad Variable con Transmisión Hidrostática
De esta manera, la relación de velocidad entre la bomba hidrostática y el motor se puede cambiar continuamente actuando sobre la configuración de la bomba. Pr es la diferencia de presión (en Pa) que existe entre las líneas de presión, un valor positivo indica que el par se transfiere de la bomba al motor, y del motor a la bomba en el caso de un valor negativo. Esta tasa de fuga suele depender de la presión Pr, el reglaje α de la bomba, la velocidad del motor ωm y de la bomba ωb, la viscosidad y la temperatura del aceite.
En cuanto al arranque del generador síncrono, si el ajuste de la bomba es cero (α=0), sólo será necesario superar las pérdidas en TH, y el arranque se realiza prácticamente en vacío, ya sea mediante bobinas amortiguadoras o por cualquier otro método. [ 161]. Esta reducción en la excursión de velocidad tiene un efecto fundamental en términos de dimensionamiento TH.
