potencia

Diseño de un Convertidor CD-CD y su
Control para un Sistema de
Generación Eólico Conectado a una
Carga Aislada

Design of DC-DC Converter and its
Control for a Wind Generation System
Connected to an Isolated Load
Carlos A. Ramírez-Gómez1
Andrés J. Saavedra-Montes2
Carlos A. Ramos-Paja3

1 Departamento de Energía Eléctrica y Automática,
Facultad de Minas, Universidad Nacional deColombia,
Medellín-Colombia
caramireg@unal.edu.co
2 Departamento de Energía Eléctrica y Automática,
Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia,
Medellín-Colombia
ajsaaved@unal.edu.co
3 Departamento de Energía Eléctrica y Automática,
Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia,
Medellín-Colombia
caramosp@unal.edu.co
Tecno. Lógicas., ISSN 0123-7799, Edición Especial, octubrede 2013, pp. 95-107

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Ramírez et al. / Diseño de un Convertidor CD-CD y su Control para un Sistema de
Generación Eólico Conectado a una Carga Aislada

Resumen
En este artículo se presenta un método para diseñar un convertidor
cd-cd y su control, el cual está asociado a un sistema de generación eólico
que alimenta una carga aislada. Para diseñar el convertidor se deduce unequivalente Thevenin que representa el comportamiento de la turbina, el
generador sincrónico de imanes permanentes y el rectificador. El diseño
de los elementos del convertidor garantiza rizados de los voltajes de entrada y salida, y de la corriente del inductor que no superan el 5 %. El
control del voltaje de salida se realiza con un controlador proporcionalintegral-derivativo y como criterios deajuste se seleccionan un amortiguamiento de 0,707 y una frecuencia de corte de 1/5 la frecuencia de
conmutación del convertidor. El controlador diseñado regula el voltaje de
salida frente a perturbaciones de la carga y cambios en la velocidad del
viento.

Palabras clave
Convertidor Buck; control de tensión; generación eólica; controlador
PID.

Abstract
A method to design a Buck converter andits control, which are
associated to a wind generation system that is feeding an isolated load, is
presented in this paper. To design the converter a Thevenin equivalent is
deduced, which represents the behavior of the wind turbine, the
permanent magnet synchronous generator, and the rectifier. The design
of the converter elements guarantees input/output voltages and inductor
current ripplesof 5 % or less. The output voltage control is developed with
a proportional-integral-derivative controller and as design criteria a
damping of 0,707 and cutoff frequency of 1/5 converter commutation
frequency are selected. The designed controller regulates the output
voltage faced load perturbations and wind speed variations.

Keywords
Buck converter; voltage control; wind generation; PIDcontroller.

Tecno Lógicas

Tecno. Lógicas., Edición Especial, octubre de 2013

1.

INTRODUCCIÓN

En los sistemas de generación eólica de baja potencia, el convertidor cd-cd es utilizado para controlar el voltaje de salida y
reducir el contenido armónico hacia la fuente y la carga (Baroudi,
2007). El control del voltaje de salida del convertidor se realiza a
través del ciclo detrabajo del mismo y la reducción de armónicos
se realiza diseñando los elementos del convertidor tal que se garanticen niveles de rizado inferiores al 5%.
En (Hua &Cheng, 2010), (Morales, 2009), (López Miguel,
2009),(Chiniforoosh, 2008), se presenta el uso del convertidor
Boost, además en todos los casos se alimenta una carga aislada de
la red eléctrica. En los anteriores trabajos la variable acontrolar
es la potencia eléctrica o el voltaje de salida. La selección del convertidor Boost en los trabajos anteriores está motivada por la
capacidad de elevación de voltaje del convertidor. Sin embargo el
control del voltaje de salida no se puede realizar de forma directa
ya que su función de transferencia es de fase no mínima, por lo
tanto es necesario controlar la corriente del inductor...