Limitación de potencia en aerogenerador de eje horizontal y paso variable mediante técnica de control predictivo basado en modelo (MPC)

Abstract

En este trabajo se presenta un sistema de control asociado a una turbina eólica de eje horizontal y paso variable de palas. El objetivo es limitar la potencia desarrollada por la turbina cuando el recurso eólico es tal que se excede el valor nominal de diseño del generador eléctrico. El controlador digital que se propone utiliza un modelo matemático de la turbina para predecir su evolución sobre un dado horizonte futuro. La secuencia de decisiones o ley de control se determina a partir de minimizar una función de costo ó índice de perfomance que refleja en qué medida el proceso real difiere del predicho por el modelo. Asimismo tiene en cuenta las restricciones impuestas por el actuador de paso de palas, como la velocidad y ángulos máximos de giro. Finalmente, se muestran resultados de simulación que permiten observar su buen comportamiento frente a controladores tradicionales.

This paper presents a control system associated with a horizontal axis wind turbine and blade pitch. The objective is to limit the power developed by the turbine when the wind resource is such that it exceeds the nominal design value. The proposed digital controller uses a mathematical model of the turbine to predict their evolution over a given future horizon. The sequence of decisions or control law is determined by minimizing a cost function or performance index that reflects how the actual process differs from that predicted by the model. It also takes into account the restrictions imposed by the blade pitch actuator, such as angular speed and maximum angles of rotation. Finally, we show simulation results that observe their good behavior versus traditional controllers.