Software de control para un aerogenerador

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Software de control para un aerogenerador
Fernando Moyano, AUdEE
Abstract-- El creciente interés en generadores eléctricos de
energías renovables conectados a la red plantea la necesidad de dispositivos electrónicos de control en tiempo real, con alta velocidad de cálculo y precisión, aprovechamiento sofisticado del recurso energético y sin distorsionar la red. Los actuales dispositivosde lógica programable de alta velocidad y los lenguajes de descripción de material con potencialidad de lenguajes de programación, permiten abordar este problema. En este trabajo se presenta un software programado en VHDL diseñado para una máquina eólica con generador trifásico de tres niveles, arquitectura espalda contra espalda con un bus de continua entre el frente hacia el molino y el frentehacia la red de interconexión. Sus características modulares, parametrizables y de bajo costo le permiten adoptarse a otras arquitecturas y fuentes de energía. Al residir en forma compacta en un único componente electrónico puede evitar la perturbación del ruido electromagnético de los grandes generadores . Palabras clave:- AC generators - Field programmable gate arrays Wind power generation.
-moyano.fer@gmail.com

asignación de parámetros constructivos para ser adaptado a arquitecturas diferentes. Para ello se ha recurrido a: Programación en VHDL (Very High Speed Integrated Circuit - Hardware Description Language, ANSI/IEEE 1076-1993), lenguaje descriptivo de diseño de circuitos tipo ASIC (circuito integrado para aplicaciones específicas). Es un lenguaje de programación orientada aeventos con potencia similar a los lenguajes informáticos procedurales, pero de trabajo en simultáneo. Aritmética de punto flotante de doble palabra con una biblioteca propia de funciones matemáticas. Cálculo de senos y cosenos por algoritmo CORDIC (rotación de vectores), más rápido que por serie de Taylor y más compacto que las tablas de líneas trigonométricas. Requiere un mínimo de operacionesaritméticas elementales. Componente de silicio FPGA (Field Programed Gate Array) de última generación. De bajo costo, que puede ser grabado en forma serial en producción industrial o semi-industrial, permite alojar todo el software y es reprogramable. Optamos por el FPGA Spartan 3AN de Xilinx, aunque también pueden usarse componentes más económicos según la escala de la máquina. Comunicación para sumonitoreo por una puerta USB. Modulación de la corriente trifásica por metodología de modulación vectorial por ancho de pulso (PWM). Algoritmo de modulación por coordenadas naturales que suministra los vectores para cada rama y sus tiempos de trabajo en forma directa, simétrica y optimizada, minimizando la carga computacional. Incluye la gestión de tiempos muertos para evitar colisión entretransistores complementarios. Diseño, programación, simulación y prototipación con herramientas estándar de acceso gratuito: La principal ha sido ISE Design Suite 10.0, que ofrece gratuitamente el fabricante, Xilinx. Dicha herramienta permite grabar directamente el componente desde un PC por medio de una puerta USB, una metodología universal y sencilla. Toda la información técnica de referencia esaccesible gratuitamente en Internet. II. LO QUE HABÍA QUE HACER A. Arquitectura del generador Partimos de las necesidades de un generador de inducción por corriente alterna (ACIM), preferido por su sencillez y durabilidad al no tener escobillas que se desgasten ni imanes permanentes que lo encarezcan. El sistema de generación de velocidad variable consiste en desacoplar la frecuencia de la red y lafrecuencia mecánica del rotor mediante una estructura de conversión CA/CC/CA “Back-to-Back“: dos

I. INTRODUCCIÓN A. Objetivo Control automático en tiempo real de la generación de corriente trifásica de 50 ciclos inyectable a la red de UTE a partir de la energía suministrada por un generador eólico. B. Contexto Este software fue desarrollado dentro de un proyecto específico que no se llevó a cabo...