Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMICH)
Abstract
En esta tesis se desarrollan e implementan modelos en espacio de estado para un aerogenerador
y un parque eólico, su validación se realiza mediante el simulador digital Pscad/EMTDC. Estos
modelos se aplican para analizar fenómenos adversos de la calidad de la energía debidos a la
generación eólica.
El aerogenerador y sus partes principales se describen, analizando la turbina eólica, el
acoplamiento mecánico, el generador eléctrico, los controles, la conexión eléctrica a la red; se
mencionan los tipos de aerogeneradores de acuerdo a su velocidad y control de potencia
comprendiendo las diferentes formas de conexión a la red considerando las características de las
turbinas eólicas y los generadores; con lo anterior se definen posibles topologías para la formación
de parques eólicos y su conexión al sistema de potencia.
La formulación del modelo para un aerogenerador en espacio de estado se analiza e
implementa, la máquina de inducción se modela en coordenadas dq0 y marco de referencia
síncrono, se describe el modelado del acoplamiento mecánico mediante una o varias masas. Se
incorpora al modelo del aerogenerador en espacio de estado el control de ángulo de paso en las
aspas de la turbina eólica para regular la potencia generada. También se describe el esquema de
conexión de los aerogeneradores y parques eólicos a la red eléctrica de acuerdo al modelado
matemático. Se presentan casos de estudio de un aerogenerador y un parque eólico para validar
los modelos implementados en Matlab por comparación con los resultados de las simulaciones en
Pscad/EMTDC.
La influencia de la generación eólica sobre la calidad de la energía es descrita en
fenómenos tales como depresiones de voltaje, parpadeo, armónicas y transitorios. Se realizan
casos de estudio de una depresión de voltaje en el arranque de un aerogenerador, la generación
de parpadeo (flicker) en la operación continua de los aerogeneradores, la emisión de armónicas
debidas al efecto sombra de la torre del aerogenerador y un transitorio en la potencia generada de
un parque eólico debido a un cambio en la potencia de referencia; los modelos implementados en
espacio de estado en Matlab se utilizan en estos casos de estudio.
Finalmente se obtienen conclusiones utilizando los casos de estudio realizados y se
sugieren direcciones para continuar la investigación en esta área.
Palabras clave: aerogenerador, armónicas, calidad de la energía, control, depresión de voltaje,
espacio de estado, generación eólica, marco de referencia, máquina de inducción, modelado,
parpadeo, parque eólico, ecuaciones diferenciales, transformada dq0, transitorios, variables de
estado
