estanis oyarbide , miguel rodríguez, ander etxeberria
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GENERACIÓN EÓLICA BASADA EN MÁQUINA BRUSHLESS DOBLEMENTE ALIMENTADA POR ESTATOR GEMIDES. REFERENCIA : DPI2001-3931 INVESTIGADOR PRINCIPAL: Estanislao OYARBIDE USABIAGA ORGANISMO: MONDRAGÓN UNIBERTSITATEA CENTRO: MONDRAGÓN GOI ESKOLA POLITEKNIKOA. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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REFERENCIA : DPI2001-3931
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Estanislao OYARBIDE USABIAGA
ORGANISMO: MONDRAGÓN UNIBERTSITATEA
CENTRO: MONDRAGÓN GOI ESKOLA POLITEKNIKOA
Estanis Oyarbide, Miguel Rodríguez, Ander Etxeberria
GENERACIÓN EÓLICA BASADA EN MÁQUINA BRUSHLESS
DOBLEMENTE ALIMENTADA POR ESTATOR
GEMIDES
2
Fuente Variable de EnergíaFuente Variable de Energía
Generación hidráulica altura
Generación eólicavelocidad
3
Evolución de los generadores a velocidad Evolución de los generadores a velocidad variable Ivariable I
Asíncrono de Jaula de Ardilla
Asíncrono de Rotor Bobinado
Reducción Costes
Eliminación de reductora
Máquinas Síncronas
Multipolares
Reducción Potencia
Convertidor
4
Evolución de los generadores a velocidad Evolución de los generadores a velocidad variable IIvariable II
Asíncrono de Jaula de Ardilla
Reducción Coste de los Equipos
Asíncrono de Rotor Bobinado
Doble Alimentación de Estator
Menor Mantenimiento Mayor Robustez
1ª Generación
2ª Generación: Tecnología Actual
3ª Generación: Tecnología Futura
red
100% Pn Convertidor
red
25% Pn
Convertidor
red
25% Pn
BDFM
Convertidor
DC
DP
5
C
Convertisseur 1 Machine - DC
Réseau
P w
P
T em * Q P * -
Q P P P
P C P C
Convertidor bidireccional 1
Red
BDFM
P w
mecánico
eléctrico
Compensación energía reactiva
Control de las limitaciones
nivel de control 2
Q red
Control de flujo y par
Control de V
DC y Q C
u a,b,c * v a,b,c *
Q P
+ V DC * V DC *
Q *
Q
nivel de control 1
Q red *
Proyecto de investigación
Convertidor bidireccional 2
criterios a seguir
Marco del proyectoMarco del proyecto
6
Convertisseur 1 Machine - DC
P w
T em * Q P *
Q P P P BDFM
P w
Control de flujo y par
u a,b,c *
nivel de control 1
Proyecto de investigación Máquina
Control
Objetivos del proyecto IObjetivos del proyecto I
7
Objetivos del proyecto IIObjetivos del proyecto II
Actividades/Tareas Primer año Segundo año Tercer año
1. Búsqueda bibliográfica
2. Establecimiento de condiciones de operación
3. Modelado de la BDFM
4. Diseño y construcción de un prototipo de 12KVA
5. Validación y ajuste en simulación numérica de los modelos obtenidos
6. Validación experimental de los modelos obtenidos
8. Desarrollo del control vectorial de la máquina
10. Optimización de BDFM
12. Optimización y diseño del hardware y software de control
13. Extrapolación a sistemas de generación de más de 100KVA
14.Establecimiento de condiciones de seguridad
Informe intermedioInforme final
8
Objetivos del proyecto IIIObjetivos del proyecto III
OBJETIVO PLANTEADO ALCANZADO
1. Modelado analítico de la Máquina Bushless Doblemente Alimentada
SÍ
2. Diseño y construcción de un prototipo de 12KVA SÍ
3. Validación y ajuste en simulación numérica de los modelos obtenidos
SÍ
4. Validación experimental de los modelos finales SÍ
5. Desarrollo del control vectorial de la máquina SÍ
6. Optimización de la máquina asíncrona bushless doblemente alimentada
parcialmente
7. Optimización y diseño del hardware y software de control parcialmente
8. Extrapolación a sistemas de gran potencia NO
9. Estudio de los problemas de seguridad NO
9
a b
SIMULACIÓN FLUX2D DEL PROTOTIPO
t = 2 ms
Resultados Principales IResultados Principales I
líneas de campo magnético
10
Resultados Principales IIResultados Principales II
2) Las previsiones teóricas del modelo han sido validadas experimentalmente
Ipexp
Icexo
Ic
Vcexp
Vc
Desviación debida a pérdidas en el hierro no modeladas
11
Resultados Principales IIIResultados Principales III
3) Modelo dinámico genérico: potente herramienta en la síntesis del control
4) Diseño e implementación de control vectorial innovador: resultados excelentes
12
Resultados Principales IIIResultados Principales III
13
Resultados Principales IVResultados Principales IV
5) Ensayos en plataforma de 25Kw/2200rpm
Laboratorio de E.P. de Mondragón Unibertsitatea
14
Resultados Principales V: PublicacionesResultados Principales V: Publicaciones
“New Vector Control Algorithm for Brushless Doubly-Fed Machines”2002 IEEE IECON conference (Sevilla)
“Estudio de las características estáticas de funcionamineto de la Brushless Doubly-Fed Machine”
2002 SAAEI conference, (Spain).
“Brushless Doubly-Fed Machine Model”2002 ICEM conference, (Belgium).
“Complex Vector Model of the Brushless Doubly-Fed Machine” 2002 SPEEDAM conference, (Italy)
“Effects of Wind Variations on the Power Quality for Different Controls of a Variable-Speed Wind Turbine”
2002 Global Windpower Conference, (Paris)
“Comparison of Different Control Strategies to Study Power Quality in a Variable-Speed Wind Turbine”,
1st World Wind Energy Conference, Berlin, 2002.
“Modelado, Identificación y Control de un Generador Eólico de Velocidad Variable”.
2002 SAAEI conference, (Spain).
“Experimental evaluation of high level control strategies in a variable speed wind turbine”
2003 EPE (aceptado), Francia
15
Además…Además…
2 tesis doctorales en marcha (control)
1 propuesta de tesis doctoral (prototipo)
16
Problemas encontrados y solucionesProblemas encontrados y soluciones
• Modelado: terminología y metodología
• Prototipo: coste-sistema ferromagnético de máquina estándar
monitorizar la corriente rotor- anillos rozantes- bobinas equivalentes en amperios-vuelta
• Control: funciones no lineales complejas de desacoplo- modelo dinámico referido a un único sistema de referencia
• Implementación práctica: posición inicial de las referencias- algoritmo de detención de ángulo
17
Continuidad de la investigaciónContinuidad de la investigación
Vías de investigación
•Optimización máquina:
- económicamente competitiva
• Control avanzado: (2 tesis) - DTC- DPC- DSC (gran potencia)- control por ciclos límite (gran potencia)
Vías de financiación
CICYT PROFITotros…
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Aplicaciones, Transferencia de resultadosAplicaciones, Transferencia de resultados
Ventajas tecnológicas y económicas
• ventajas jaula de ardilla + rotor bobinado
Sectores potencialmente interesados
• sector sistemas generación eólica e hidráulica• constructores de grandes máquinas eléctricas
(Ecotecnia, Indar, TEAM están al día de las investigaciones)
Transferencia
• viabilidad funcional: demostrada• ventajas económicas: a demostrar
colaboración en el diseño y construcción de un prototipo optimizado
PROFIT o similar
19
Fin de la presentación Fin de la presentación
(gracias por la atención)(gracias por la atención)
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