Modelatge i control d'un convertidor d'un aerogenerador

Abstract

En la present memòria s'estudia el funcionament general d'un aerogenerador connectat a la xarxa elèctrica, utilitzant un generador síncron d'imants permanents sense caixa de canvis. L'objectiu principal és l'estudi de les tècniques de control dels convertidors elèctrics actuals i les tendències de la recerca en aquest camp. La metodologia inclou una introducció teòrica dels components de l'aerogenerador i posteriorment es posa l'èmfasi en el control del convertidor. Es realitzen simulacions amb MATLAB/Simulink per analitzar el comportament del sistema en dos modes de funcionament: seguiment de xarxa (grid following) i formació de xarxa (grid forming). En el mode de seguiment de xarxa, les magnituds elèctriques es controlen a partir de mesures de tensió i corrent de la xarxa, permetent un control independent i ràpid de la potència activa i reactiva. En el mode de formació de xarxa, la sincronització es basa en l'anàlisi de les potències injectades, ajustant la freqüència i la tensió. Les simulacions inclouen diversos punts d'operació, tant en condicions nominals com amb alteracions de la xarxa elèctrica, com sots de tensió i variacions de freqüència. Els resultats mostren que en el mode de seguiment de xarxa es pot controlar la potència de manera eficaç, mentre que en el mode de formació de xarxa s'han detectat mancances en el control de la potència reactiva del droop control, solucionades amb modificacions en el controlador de potència. Finalment, es discuteix l'impacte potencial dels aerogeneradors en la transició energètica i l'estat social de l'enginyeria. Conseqüentment, aquest estudi contribueix a la comprensió dels sistemes de control dels aerogeneradors i a futurs avenços en les energies renovables.