Turbinas eolicas practica

TECNOLOGÍA ELÉCTRICA II

Guión de la Práctica 2:
Estudio de un Parque Eólico
CURSO 2013/2014

T.E. II Práctica 2: Estudio de un Parque Eólico

1. Introducción
En esta práctica se analizará el comportamiento de dos tecnologías diferentes de
aerogeneradores: aerogeneradores de inducción de jaula y aerogeneradores de inducción
doblemente alimentados. Los primeros aerogeneradoresinstalados eran de inducción de
jaula, si bien actualmente los aerogeneradores más utilizados son los de doble
alimentación.
La diferencia fundamental entre ambas tecnologías es el tipo de generador empleado:
generador asíncrono de jaula de ardilla o generador de inducción de doble alimentación.
Los aerogeneradores de inducción de jaula son conocidos también como
aerogeneradores de velocidad fijaporque la velocidad de giro del rotor se mantiene muy
cercana a la velocidad síncrona. Los aerogeneradores de inducción doblemente
alimentados, en cambio, se engloban dentro de los aerogeneradores de velocidad
variable debido a que la velocidad de giro puede variar en un rango amplio por encima y
por debajo de la velocidad síncrona. Este comportamiento tiene la ventaja de reducir lasvariaciones de la potencia generada al variar la velocidad de viento, así como mitigar las
solicitaciones mecánicas durante las ráfagas de viento.
El funcionamiento a velocidad variable en las máquinas de doble alimentación se
consigue mediante la alimentación del rotor del generador mediante corrientes de
frecuencia variable a través de un convertidor AC/DC/AC. El control de este
convertidor permitedesacoplar el control de P y Q, evitando la instalación de elementos
de compensación de potencia reactiva, necesarios en el caso de aerogeneradores de
inducción de jaula.

Fig. 1. Aerogenerador de inducción de jaula de velocidad fija

Fig. 2. Aerogenerador de inducción doblemente alimentado de velocidad variable

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Por otro lado,independientemente de la tecnología del aerogenerador empleado, para
velocidades de viento elevadas es preciso efectuar un control de la potencia del
aerogenerador con objeto de limitar la potencia generada a la potencia nominal de la
máquina y de limitar las cargas sobre los elementos mecánicos del aerogenerador. Uno
de los métodos más utilizados es el control por variación del ángulo de paso (pitch),consistente en la reducción del ángulo de ataque de la velocidad del viento sobre el
perfil mediante el giro de la pala. De este modo, cuando se va a sobrecargar la máquina
por superar la velocidad de viento un determinado valor, se hace girar las palas fuera del
viento.

Fig. 3. Curva de potencia de un aerogenerador

Fig. 4. Control pitch

El porcentaje de potencia extraída del viento,caracterizado por el coeficiente Cp,
depende del ángulo de paso de las palas y del valor de λ, que se define como la relación
de la velocidad de la punta de la pala y la velocidad del viento. La máxima extracción
de potencia se produce con un determinado valor de λ, por ello, a medida que aumenta
la velocidad del viento, la máxima extracción se da con una mayor velocidad de la punta
de la pala,o sea, con una mayor velocidad de giro. Los aerogeneradores de velocidad
variable permiten controlar la velocidad de giro para optimizar la extracción de
potencia. En los aerogeneradores de velocidad constante en cambio, esto no es posible.

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Fig. 5. Coeficiente Cp

En esta práctica se analizará el comportamiento de un parque eólico alutilizar
aerogeneradores de una u otra tecnología, con el propósito de evaluar su respuesta ante
situaciones como la variación de la velocidad de viento y la aparición de faltas en la red.

2. Aerogeneradores de inducción de jaula
El parque eólico consiste en seis turbinas eólicas de 1.5 MW conectadas a un sistema de
distribución de 25 kV que inyecta la energía a una red de 120 kV a través de...