Diseño y simulación de un sistema de control predictivo descentralizado con ganancia cambiante para un parque de generación eólico - Jiménez Trejos, Daniel 1997-; Porras López, Alejandro 1996-; Alvarado Díaz, Jeremy 1994-; Chacón Vásquez, Mercedes 1988- ([San José, Costa Rica], 2023)
Este documento tiene como objetivo principal mejorar el sistema de control de aerogeneradores mediante la adaptación de un control predictivo basado en modelo (MPC). Como complemento al MPC, se propone implementar un controlador PID en cada una de las turbinas. Esto contribuirá a mejorar el funcionamiento general del sistema y brindará mayor estabilidad y precisión en el control de cada turbina. Inicialmente, se propone el estudio del sistema de control del aerogenerador para comprender su funcionamiento y realizar las adaptaciones necesarias al sistema de control. Además, se plantea la realización de un análisis en lazo cerrado para verificar el correcto funcionamiento del sistema de control. Este análisis permitirá evaluar el desempeño del sistema y realizar los ajustes necesarios, estos resultados se tabulan para cada una de las turbinas y se pueden visualizar en las tablas de capítulo 5, demostrando como los resultados obtenidos al implementar la configuración paralela en el lazo de control mejoran con respecto a utilizar únicamente un control PID o MPC. Se presenta la simulación del sistema de control de las tres turbinas con el fin de visualizar cómo el sistema se comporta frente a variaciones en la entrada, como la velocidad del viento, estos comportamientos particulares de cada sistema se visualizan gráficamente y analíticamente en la sección Análisis de resultados, donde se puede concluir con facilidad que el sistema de control que responde mejor ante la entrada con perturbaciones fue el MPC en configuración paralela a 14 𝑚/𝑠, donde tanto la velocidad, como el pitch se encuentran dentro de los rangos de operación esperados. Se diseñó un controlador con ganancia cambiante específicamente para operar en configuración paralelo con el PID en la turbina 12 - 14 𝑚/𝑠, la cual es capaz de operar en los dos puntos de operación mencionados, este controlador permitirá ajustar dinámicamente la ganancia en función...
The main objective of this document is to improve the control system of wind turbines by adapting a predictive control model (MPC). As a complement to the MPC, it is proposed to implement a PID controller in each of the turbines. This will contribute to improving the general operation of the system and will provide greater stability and precision in the control of each turbine. Initially, the study of the wind turbine's control system is proposed to understand its operation and make the necessary adaptations to the control system. In addition, a closed-loop analysis is proposed to verify the correct operation of the control system. This analysis allows evaluating of the performance of the system and making the necessary adjustments, these results are tabulated for each of the turbines and can be viewed in the tables of Chapter 5, demonstrating how the results obtained by implementing the parallel configuration in the control loop improvements over using only PID or MPC control. The simulation of the control system of the three turbines is presented to visualize how the system behaves in the face of input variations, such as wind speed, these particular behaviors of each system are visualized graphically and analytically in the Analysis of results section, where it can be easily concluded that the control system that responds best to the input with disturbances was the MPC in a parallel configuration at 14 𝑚/𝑠, where both the speed and pitch are within the expected operating ranges. A controller with a variable gain was specifically designed to operate in parallel configuration with the PID on the 12 − 14 𝑚/𝑠 turbine, which is capable of operating at both operating points mentioned, this controller allows to dynamically adjust the gain based on the conditions and variables of the system, thus improving its performance and adaptability. When using the system with changing gain, this performs the switching between the operating points...
Tesis (licenciatura en ingeniería eléctrica)--Universidad de Costa Rica. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Eléctrica, 2023
Keywords: CONTROL PREDICTIVO; CONTROLADORES PID; TURBINAS DE AIRE; ENERGIA EOLICA