Buscar en
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI
Toda la web
Inicio Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial RIAI Control Multivariable Centralizado con Desacoplo para Aerogeneradores de Velocid...
Información de la revista
Vol. 7. Núm. 4.
Páginas 53-64 (Octubre 2010)
Compartir
Compartir
Descargar PDF
Más opciones de artículo
Vol. 7. Núm. 4.
Páginas 53-64 (Octubre 2010)
DOI: 10.1016/S1697-7912(10)70060-1
Open Access
Control Multivariable Centralizado con Desacoplo para Aerogeneradores de Velocidad Variable
Visitas
...
Miguel E. González
,
Autor para correspondencia
migonzal492@yahoo.com.mx

Correspondence author.
, Francisco Vázquez**, Fernando Morilla***
* Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica, Universidad Autónoma de Zacatecas, Ramón López Velarde 801, 98000 Zacatecas, México
** Departamento de Informática y Análisis Numérico, Universidad de Córdoba, Campus Rabanales, Edificio Leonardo Da Vinci, Córdoba, España
*** Departamento de Informática y Automática, ETSI Informática, UNED, C/. Juan del Rosal 16, 28040 Madrid, España
Información del artículo
Resumen
Bibliografía
Descargar PDF
Estadísticas
Resumen

El diseño de sistemas de control para aerogeneradores de velocidad variable representa un reto importante ya que se trata de procesos multivariables no lineales, con fuertes perturbaciones, diversas restricciones y gran interacción entre sus variables. Bajo este escenario se debe generar eficientemente la potencia eléctrica y al mismo tiempo regular la velocidad de giro de la turbina. En este trabajo se proponen varios esquemas de control multivariable, con el objetivo de mejorar el rendimiento de los aerogeneradores atenuando los efectos de la interacción entre sus variables. La solución propuesta se basa en controladores PID con diseños del tipo descentralizado, centralizado con diversas redes de desacoplo y un esquema con cuatro PI. El comportamiento del aerogenerador se describe mediante un modelo matemático no lineal, que se linealiza para obtener una matriz de funciones de transferencia, a partir de la cual se diseñan los controladores. Finalmente se realiza un análisis comparativo para determinar qué controlador presenta mejores resultados, aplicando perturbaciones con un modelo de la velocidad del viento y cambios aleatorios de la carga eléctrica.

Palabras Clave:
Aerogenerador
Control Multivariable
Modelado e Interacción
El Texto completo está disponible en PDF
Referencias
[Anderson and Bose, 2009]
P. Anderson, A. Bose.
Stabilty simulation of wind turbine systems.
IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 102 (2009), pp. 3791-3795
[Bao et al., 2010]
Y. Bao, H. Wang, J. Zhang.
Adaptive inverse control of variable speed wind turbine.
Springer, (2010),
[Boukhezzar et al., 2007]
B. Boukhezzar, L. Lupu, H. Siguerdidjane, M. Hand.
Multivariable control strategy for variable speed, variable pitch wind turbines.
Renewable Energy, Science Direct Elsevier, 32 (2007), pp. 1273-1287
[Fernández et al., 2008]
L. Fernández, C. García, F. Jurado.
Comparative study on the performance of control systems for doubly fed induction generator wind turbines operating with power regulation.
Energy, Science Direct Elsevier, 33 (2008), pp. 1438-1452
[García-Sanz and Torres, 2004]
M. García-Sanz, E. Torres.
Control y experimentación del aerogenerador síncrono multipolar de velocidad variable TWT1650.
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial 3 no 1, pp. 53-62
[Grosdidier and Morari, 1985]
P. Grosdidier, M. Morari.
Interaction measures for systems under decentralized control.
Automatica, 22 (1985), pp. 309-319
[Ho et al., 1997]
W.K. Ho, T.H. Lee, O.P. Gan.
Tuning of multiloop PID controllers based on gain and phase margins specifications.
13th IFAC World Congress, pp. 211-216
[Hou et al., 2009]
G. Hou, Z. Wang, P. Jiang, J. Zhang.
Multivariable predictive functional control applied to doubly fed induction generator under unbalanced grid voltage conditions.
4th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA 2009), pp. 2644-2650
[Johnson et al., 2008]
K. Johnson, L. Pao, M. Balas, L. Fingersh.
Control of variable speed wind turbines.
IEEE Control Systems Magazine, (2008), pp. 70-81
[Li et al., 2005]
H. Li, K. Shi, P. McLaren.
Neural-network-based sensorless maximum wind energy capture with compensated power coefficient.
IEEE Transactions on Industry Applications, 41 (2005), pp. 1548-1556
[Masoud, 2008]
Masoud, B. (2008). Modeling and controller design of a wind energy conversion system including a matrix converter. Thesis PhD in Electrical and Computer Engineering, Universitiy of Waterloo, Ontario, Canada.
[Morilla et al., 2005]
F. Morilla, F. Vázquez, A. García.
Control centralizado con cuatro PIDs.
XXVI Jornadas de Automática,
[Morilla et al., 2008]
F. Morilla, F. Vázquez, J. Garrido.
Centralized PID control by decoupling for TITO processes.
13th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation,
[Morilla et al., 2009]
F. Morilla, J. Garrido, F. Vázquez.
Anti-windup coordination strategy for multivariable PID control.
14th IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation,
[Muhando et al., 2007]
E. Muhando, T. Senjyu, A. Yona, H. Kinjo, T. Funabashi.
Disturbance rejection by dual pitch control and selftuning regulator for wind turbine generator parametric uncertainty compensation.
IET Control Theory Appl, 1 (2007), pp. 1431-1440
[Nagai et al., 2009]
B. Nagai, K. Ameku, J. Nath.
Performance of a 3 kW wind turbine generator with variable pitch control system.
Applied Energy Elsevier, 86 (2009), pp. 1774-1782
[Nordfeldt, 2005]
Nordfeldt, P. (2005). PID Control of TITO Systems, Licentiate Thesis. Department of Automatic Control, Lund Institute of Technology. LUTFD2/TFRT–3228–SE. ISSN 0280-5316
[Ostergaard et al., 2008]
K. Ostergaard, J. Stoustrup, P. Brath.
Linear parameter varying control of wind turbines covering both partial load and full load conditions.
International Journal of Robust and Nonlinear Control, 19 (2008), pp. 92-116
[Rocha and Martins, 2003]
R. Rocha, L. Martins.
A multivariable H control for wind energy conversion system.
Journal of Automatic Control IEEE, (2003), pp. 206-211
[Rodríguez et al., 2003]
Rodríguez, J.L., J.C. Burgos y S. Arnalte (2003). Sistemas eólicos de producción de energía eléctrica. Rueda S.L. Porto Cristo 13, 28924 Alcorcón Madrid, España.
[Salgado and Yuz, 2009]
M. Salgado, J. Yuz.
Una medida de interacción multivariable en el dominio del tiempo y la frecuencia.
Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial, 6 (2009), pp. 17-25
[Selvam et al., 2009]
K. Selvam, S. Kanev, J. vanWingerden, J. Engelen, M. Verhaegen.
Feedback-feedforward individual pitch control for wind turbine load reduction.
International Journal of Robust and Nonlinear Control, pp. 72-91
[Shinskey, 1988]
F. Shinskey.
Process control system application design and tuning.
3rd Ed, McGraw-Hill, (1988),
[Simoes et al., 2009]
M. Simoes, K. Bimal, B. Bose, R. Spiegel.
Fuzzy logic based intelligent control of a variable speed cage machine wind generation system.
IEEE Transactions on Power Electronics, 12 (2009), pp. 87-95
[Skogestad and Postlethwaite, 2005]
S. Skogestad, I. Postlethwaite.
Multivariable feedback control analysis and design, Second Edition.
John Wiley and Sons Ltd, (2005),
[Slootweg et al., 2003]
J. Slootweg, S. de Haan, H. Polinder, W. Kling.
General model for representing variable speed wind turbines in power system dynamics simulations.
IEEE Transactions on Power Systems, 18 (2003), pp. 144-151
[Vázquez and Morilla, 2002]
F. Vázquez, F. Morilla.
Tuning decentralized PID controllers for MIMO systems with decouplers 15th IFAC World Congress.
Spain, (2002),
[Vázquez et al., 1998]
F. Vázquez, F. Morilla, S. Dormido.
Entorno para simulación, análisis y sintonía de sistemas con control descentralizado 2x2 XIX Jornadas de Automática.
España, (1998),
[Vázquez et al., 1999]
F. Vázquez, F. Morilla, S. Dormido.
An iterative method for tuning decentralized PID controllers.
14th IFAC World Congress,
[Wang et al., 1997]
Q. Wang, B. Zou, T. Lee, Q. Bi.
Auto-tuning of multivariable PID controllers from decentralized relay feedback.
Automatica, 33 (1997), pp. 319-330
[Wasynczuk et al., 1981]
O. Wasynczuk, D. Man, J. Sullivan.
Dynamic behavior of a class of wind turine generators during random wind fluctuations.
IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 100 (1981), pp. 2837-2845
[Wu et al., 2008]
Y. Wu, X. Zhang, P. Ju, M. Sterling.
Decentralized nonlinear control of wind turbine with doubly fed induction generator.
IEEE Trans. on Power Systems, 23 (2008), pp. 613-621
[Yang et al., 2009]
X. Yang, L. Xu, Y. Liu, D. Xu.
Multivariable predictive functional control for doubly fed induction generator.
IEEE International Conference on Control and Automation,
Copyright © 2010. Elsevier España, S.L.. Todos los derechos reservados
Opciones de artículo
Herramientas