Electonica

Scientia et Technica Año XII, No 32, Diciembre de 2006. UTP. ISSN 0122-1701

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CONTROL DE FRECUENCIA Y VOLTAJE EN TIEMPO REAL DE UN GENERADOR SÍNCRONO
RESUMEN Este artículo aborda la identificación y control de un sistema físico que consta de un generador síncrono acoplado a un primomotor de inducción, siendo éste el que impulse la máquina síncrona. Para controlar las dos variables físicasse usa la técnica de reubicación de polos con lazos independientes, obteniéndose resultados de buena calidad. PALABRAS CLAVES: Tiempo real, identificación adaptativa, MIMO, reubicación de polos. ABSTRACT This paper shows identification and control of a system formed by a synchronous generator coupled with an induction motor. Pole placement technique is used to control two independent loops,obtaining good quality results. KEYWORDS: real time, adaptive identification, MIMO, pole placement. DIDIER GIRALDO BUITRAGO Ingeniero Electricista, MEE Profesor Titular Universidad Tecnológica de Pereira dgiraldo@utp.edu.co RICARDO ANDRÉS BOLAÑOS Ingeniero Electricista Profesor Catedrático Universidad Tecnológica de Pereira rbolanos@utp.edu.co CARLOS ADRIÁN CORREA F. Ingeniero Electricista ProfesorCatedrático Universidad Tecnológica de Pereira adrian@ohm.utp.edu.co

1. INTRODUCCIÓN El campo de la ingeniería de control presenta gran aplicación en la industria moderna y en diferentes campos de la Ingeniería Eléctrica. Además, dependiendo del tipo de sistema se pueden tener múltiples variables a ser controladas e igualmente múltiples variables de control, ese es el caso de los sistemasmultivariable o MIMO. El caso de estudio tratado en este artículo es el de un sistema MIMO conformado por un generador sincrónico acoplado con un motor de inducción que actúa como primomotor, las salidas a controlar son el nivel de tensión en terminales del generador y la velocidad en el eje (frecuencia de operación) del mismo. Las señales de entrada o de control son la corriente de campo en el rotor delgenerador y el voltaje aplicado a la armadura del motor de inducción conectado a su eje, respectivamente. El sistema en su conjunto presenta una alta dificultad al momento de ser modelado matemáticamente y por ello se implementa un algoritmo de identificación adaptativa que requiere solamente de las señales de entrada y salida del sistema, la identificación devuelve los parámetros del sistemacompleto; adicionalmente capta las variaciones de las que puedan ser objeto los parámetros de las máquinas, hecho que ofrece robustez al esquema. El sistema propuesto para el control representa en pequeña escala un sistema de generación de energía eléctrica. En éste último la frecuencia depende de la cantidad de caudal que choca contra los álabes de la turbina, en el esquema propuesto es el motor deinducción el que se encarga de impulsar el rotor del
Fecha de Recepción: 30 Agosto de 2006 Fecha de Aceptación: 12 Octubre de 2006

generador síncrono y mantener la frecuencia en los niveles deseados. 2. IDENTIFICACIÓN ADAPTATIVA En general, con los algoritmos de identificación se pretende minimizar una función objetivo cumpliendo con las restricciones asociadas según sea el caso de estudio comose muestra en [1,2]. Por ejemplo para el algoritmo de los mínimos cuadrados, se pretende minimizar el error cuadrático medio de estimación de la salida del sistema de control, dado por: e(k) = y(k) – Donde: y, salida del sistema ŷ, salida estimada θ , un vector de parámetros φ , Vector de valores pasados de las entradas y salidas de la planta. El vector de parámetros está dado por:

φ (k-1)T θ(k-1) = y(k) – ŷ(k)

(1)

θ (k ) = θ (k − 1) +
aP(k − 2)φ (k − 1) [ y (k ) − φ (k − 1)T θ (k − 1)] (2) c + φ (k − 1)T P(k − 2)φ (k − 1)
con

14 P( k – 1 ) = P( k – 2 ) – T P ( k − 2)φ ( k − 1)φ ( k − 1) φ ( k − 1) P ( k − 2) T c + φ ( k − 1) P ( k − 2)φ ( k − 1)

Scientia et Technica Año XII, No 32, Diciembre de 2006. UTP

acoplado al eje del generador y la corriente de campo en el...