Transcript Sistema de Control - C.I.E.

ENERGÍA EÓLICA
TEORÍA Y CONCEPTOS
Dr. Oscar Alfredo Jaramillo Salgado
Investigador Titular “A”
INSTITUTO DE ENERGÍAS RENOVABLES DE LA UNAM
CAPEV 15 - 2013
16 de septiembre de 2013
Temixco, Morelos, MÉXICO
Sistemas de control
Contenido de la presentación
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Sistemas de control de aerogeneradores
Conexión típica a la red eléctrica
Sistemas de vigilancia y control de mando
Teoría de control dinámica e implementación
Sistema de Control
Control de sistemas y control de la secuencia de operación
En el sentido más general, el sistema de control está formado por hardware y
software que procesa las señales de entrada de los sensores y genera señales de
salida para los actuadores. Los sensores pueden incluir, por ejemplo:
• un anemómetro,
• una veleta,
• sensor de velocidad del rotor,
•sensor de energía eléctrica,
• un sensor de posición de ángulo de paso,
•varios conmutadores e interruptores,
• sensores de vibración,
• sensores de temperatura y nivel de aceite en sistemas hidráulicos,
• sensores de presión hidráulica
• interruptores de operación, etc..
Los actuadores podrían incluir un actuador del sistema de ángulo de paso hidráulico
o eléctrico, un controlador de par del generador, contactos del generador, switches
para activar los frenos del eje, motores de azimut, etc.. El sistema que procesa las
entradas para generar resultados generalmente consta de un equipo o al menos un
controlador basado en microprocesador, que realiza las funciones de control normal
necesarios para operar la turbina y el sistema de seguridad.
Sistema de Control
Control de supervisión o vigilancia
Control de supervisión puede considerarse como el medio por el cual la turbina es
llevada de un estado de funcionamiento a otro. Los estados operacionales, por
ejemplo, podrían ser:
• En espera (Stand-by), cuando la turbina eólica está disponible para su operación
si las condiciones ambientales así lo permiten,
• puesta en marcha,
•producción de energía,
•apagado y
•detención o fuera de operación por fallas.
El controlador de supervisión debe comprobar que cada etapa se ha completado
exitosamente antes de pasar a la siguiente. Si cualquier etapa no se completa
dentro de un cierto tiempo, o si se detecta cualquier fallo, el controlador de debe
cambiar a modo apagado.
Sistema de Control
Es posible pensar en otros estados, o puede ser útil subdividir aún más a algunos
de estos estados. Así como decidir cuándo iniciar un conmutador de un estado a
otro, el control realizará la secuencia necesaria. Como ejemplo, el control de
secuencia para la puesta en marcha de una turbina de viento regulada por ángulo
de paso de velocidad fija puede constar de los siguientes pasos:
• encender el actuador de ángulo de paso;
• liberar el freno de eje;
• colocar el ángulo de paso para un torque de arranque;
• esperar hasta que la velocidad del rotor supera un determinado valor mínimo;
• establecer un control de lazo cerrado para el control del ángulo de paso,
• incrmentar la velocida hasta la velocidad síncrona;
• esperar hasta que la velocidad ha sido alacazada durante un tiempo
especificado;
• cerrar los contactores de generador;
• realizar el control de bucle cerrado para optimizar el ángulo de paso
• incrementar la demanda de energía hasta el nivel nominal.
Sistema de Control
El controlador de lazo cerrado es generalmente un sistema basado en software
que se ajusta automáticamente el estado de funcionamiento de la turbina a fin de
mantenerla la curva operativa predefinida o característica de generación de
potencia. Algunos ejemplos de control de lazo cerrado son:
• control del ángulo de paso con el fin de regular la potencia de salida de la
turbina para el nivel nominal de velocidades de viento;
• control del ángulo de paso con el fin de seguir un incremento de velocidad
predeterminado durante la puesta en marcha o apagado de la turbina;
• control de torque de generador con el fin de regular la velocidad de rotación de
una turbina de velocidad variable;
• control de motores de orientación en el fin de minimizar el error de
seguimiento.
El sistema de seguridad por ejemplo, se podría activar por cualquiera de las
siguientes acciones:
• Sobre-velocidad que puede provocar desboque
• Sobre-frecuencia de vibración
• Tiempo de respuesta sobre-excedido
• Paro de emergencia realizado por el operador
• Fallo particular o generalizado en el aerogeneraodr.
Sistema de Control
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a ángulo de ataque
f ángulo de entrada de
flujo
b ángulo de paso
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Estrategía Pitch-Stall
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– dynamic characteristics of the blade pitch mechanism
– aeroelastics of blade pitching
– aerodynamic torque of the rotor
– dynamics of the mechanical drive train
– electrical characteristics of the generator.
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Envision’s E128-3.6MW offshore wind turbine with 2 Blade Partial Pitch
Sistema de Control
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http://www.youtube.com/watch?v=CqEccgR0q-o