Modelado de aerogenerador de inducción de doble estator para estudios de sistemas eléctricos de potencia

Abstract

RESUMEN: La energía eléctrica forma parte fundamental en la vida las personas. Para evitar daños ambientales y reemplazar en lo posible el uso de combustibles fósiles, se han desarrollado sistema de generación de electricidad a partir de energías renovables. La energía eólica es una de las principales formas de generación eléctrica renovable que se emplean actualmente en el mundo. Por esta razón, en este trabajo se desarrollan modelos dinámicos, de sistemas de generación eólica conectados al sistema eléctrico de potencia. Al ser uno de los trabajos iniciales en esta área, dentro del grupo de investigación de Fenómenos Dinámicos de la SEPI ESIME-Zacatenco, en este trabajo se explican los conceptos básicos de la generación de energía eléctrica a partir de la potencia del viento, y se desarrolla un modelo detallado de un generador de velocidad fija con doble estator, con el cual se implementó en México el parque eólico de “La Venta I” en Oaxaca, la primera estación generadora de este tipo en América Latina. La razón principal de emplear este sistema, aunque actualmente en esta área de México se han instalado muchas plantas eólicas con tecnologías más avanzadas, es que se cuenta con datos del fabricante de los componentes de la planta generadora, y mediciones reales de la velocidad del viento en el sitio. La aportación principal de este trabajo es que, aunque se contaba información del fabricante, se muestra que no siempre es posible emplearla directamente para modelar adecuadamente el comportamiento de la planta eólica seleccionada. Se observó que los datos proporcionados por el fabricante corresponden a un generador del mismo modelo y tipo que el de la planta “la Venta I”, pero que está diseñados para operar a una frecuencia nominal de 50Hz, por lo que hay que adecuarlos a esta instalación en particular. Debido a esto, en este trabajo de tesis se desarrollaron diferentes programas de computadora y técnicas para determinar las características de operación reales del generador a una frecuencia de 60HZ, dimensiones de manera adecuada la turbina eólica de acuerdo a la potencia efectiva del generador, y calcular las condiciones iniciales de operación del generador para un par mecánico de la turbina específico. Para realizar la simulaciones en el tiempo de los generadores eólicos se desarrollarlo modelos dinámicos en SIMULINK® de MATLAB®, debido a que pueden ser empleados en un futuro cercano en un simulador de tiempo real OPAL-RT® disponible en los laboratorios ligeros de los Programas de Posgrado de Ingeniería Eléctrica de la SEPI-ESIME-Zacatenco. Los programas se validaron con simulaciones de cortocircuito y producción de energía ante perfiles de viento medidos, obteniéndose resultados adecuados.