Modelo de Aerogenerador

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Modelo de aerogenerador 
adecuado para el estudio de 
controladores de parques 
eólicos de gran escala 
conectados a sistemas 
eléctricos de baja inercia 
TRABAJO FIN DE MÁSTER 
PARA LA OBTENCIÓN DEL 
TÍTULO DE MÁSTER EN 
INGENIERÍA INDUSTRIAL 
SEPTIEMBRE 2022 
Julia López Roeznillo 
DIRECTORES DEL TRABAJO FIN DE MÁSTER: 
Dr. Sergio Martínez González 
Dr. Danny Ochoa Correa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRABAJO DE FIN DE MÁSTER 
 
MÁSTER UNIVERSITARIO EN INGENIERÍA 
INDUSTRIAL 
 
Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio de 
controladores de parques eólicos de gran escala conectados 
a sistemas eléctricos de baja inercia 
 
Madrid, septiembre 2022 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Realizado por: Julia López Roeznillo 
Tutor: Dr. Sergio Martínez González 
 Cotutor: Dr. Danny Ochoa Correa 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 3 
 
Este trabajo fin de máster se encuadra dentro del proyecto de investigación “Apoyo al 
control de frecuencia en sistemas de energía eléctrica de baja inercia mediante acciones que 
complementan al almacenamiento energético (LowInertiaPS)”, financiado por la Agencia 
Estatal de Investigación dentro del Programa Estatal de I+D+i Orientada a los Retos de la 
Sociedad, del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020, 
con referencia PID2019-108966RB-I00 / AEI / 10.13039/501100011033. 
 
AGRADECIMIENTOS 
4 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
AGRADECIMIENTOS 
A mis padres, María José y Juan Ignacio, y a mis hermanas, Nuria y Patricia, por su 
apoyo, paciencia y cariño incondicional. 
A mis amigos y mi pareja por estar a mi lado en los momentos buenos y no tan buenos 
durante la universidad. 
Y por último a Sergio Martínez y a Danny Ochoa, mi tutor y cotutor de este trabajo de 
fin de máster, por su entrega y dedicación. 
 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 5 
RESUMEN 
 El cambio climático, las reservas limitadas de combustibles fósiles e isótopos 
radiactivos y la dependencia externa del país de estas fuentes ha promovido el incremento en la 
utilización de energías renovables. 
 La energía renovable ha ido creciendo a lo largo de los años. En 2019, España se 
posiciona con un 38% de energía renovable en el mix de generación eléctrica, un porcentaje 
alto teniendo en cuenta que el objetivo del 2030 es lograr un 42% de energía eléctrica en el mix 
nacional. 
 Dentro de dicho mix nacional de energía eléctrica, la energía eólica es la energía 
renovable que más aporta por lo que pone de manifiesto la importancia de dicha energía y la 
necesidad de realizar investigaciones, estudios o proyecto como el aquí presente para que dicha 
energía siga evolucionando y creciendo. 
 El objetivo principal de este proyecto es desarrollar un nuevo modelo de 
MATLAB/Simulink® llamado “Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio de 
controladores de parques eólicos de gran escala conectados a sistemas eléctricos de baja 
inercia” y diseñar un parque eólico implementando dicho modelo creado. 
Para crear el nuevo modelo se han empleados los siguientes modelos: 
- Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para 
estudios de control primario de frecuencia. 
- Modelo simplificado de una interfaz de conexión a la red basada en un convertidor 
electrónico de potencia para estudios de red en régimen dinámico. 
En el desarrollo del nuevo modelo ha existido una primera fase donde se han estudiado, 
replicado y validado los anteriores modelos mencionados. Después de realizar este primer 
proceso de conocimiento de los modelos, se prosiguió con la creación del nuevo modelo, a cuya 
versión definitiva se llegó tras varias pruebas y errores. 
Finalmente, se ha obtenido el “Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio de 
controladores de parques eólicos de gran escala conectados a sistemas eléctricos de baja 
inercia”, el cual se caracteriza por su reducido esfuerzo computacional. 
Además, a modo de culminación, se ha diseñado un parque eólico con cuatro 
aerogeneradores que simula el funcionamiento real mediante la implementación del modelo 
creado. Gracias a que se ha tenido en cuenta el efecto estela y se ha simulado un viento real del 
parque eólico de San Cristóbal en las Islas Galápagos, Ecuador, se ha obtenido una primera 
aproximación de la potencia generada por cuatro aerogeneradores en dicha disposición y en 
dicho parque. 
Por tanto, este parque modelado da pie a futuros estudios de parques eólicos de gran 
escala conectados a sistemas eléctricos de baja inercia con la ventaja de un reducido esfuerzo 
computacional. Es importante mencionar que dicho modelo permite mejoras como su 
RESUMEN 
6 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
conversión a un modelo fasorial para obtener un modelo con menor tiempo de simulación que 
los actuales. 
Palabras clave 
Energía renovable, energía eólica, MATLAB/Simulink, AG-DFIG, CEP, modelos 
simplificados. 
Códigos UNESCO 
• 3306.09 Transmisión y Distribución 
• 3322.02 Generación de Energía 
• 3322.05 Fuentes no Convencionales de Energía 
• 1203.26 Simulación 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 7 
ABSTRACT 
 Climate change, limited reserves of fossil fuels and radioactive isotopes and the 
country's dependence on these sources have prompted a transition to renewable energy. 
 Renewable energy has been growing over the years. In 2019, Spain is positioned with 
38% of renewable energy in the electricity generation mix, a high percentage considering the 
2030 target is to achieve 42% of electricity in the national mix. 
 Within the national electricity mix, wind energy is the renewable energy that contributes 
the most, which highlights the importance of this energy and the need to carry out research, 
studies or projects such as this one in order for this energy to continue to evolve and grow. 
 The main goal of this project is to develop a new MATLAB/Simulink® model called 
"Wind turbine model suitable for the study of large-scale wind farm controllers connected to 
low inertia electrical systems" and to design a wind farm implementing the created model. 
 The following models have been used to create the new model: 
- Simplified electromechanical model of a wind turbine based on DFIG for primary 
frequency control studies. 
- Simplified model of a grid connection interface based on a power electronic 
converter for dynamic regime grid studies. 
In the development of the new model, there was a first phase in which the previous 
models mentioned above were studied, replicated and validated. After this first process 
of getting to know the models, we continued with the creation of the new model, whose 
final version was reached after several trials and errors. 
Finally, the "Wind turbine model suitable for the study of large-scale wind farm 
controllers connected to low inertia electrical systems" has been obtained, which is 
characterised by its reduced computational effort. 
Furthermore, as a culmination, a wind farm with four wind turbines has been designed 
that simulates real operation by implementing the model created. By considering the wake 
effect and simulating a real wind of the San Cristóbal wind farm in the Galapagos Islands, 
Ecuador, a first approximation of the power generated by four wind turbines in this arrangement 
and in this wind farm has been obtained. 
Therefore, this modelled wind farm gives rise to future studies of large-scale wind farms 
connected to low-inertia electrical systems with theadvantage of reduced computational effort. 
It is also worth mentioning that this model allows improvements such as its conversion to a 
phasor model to obtain a model with a shorter simulation time than the current ones. 
 
CONTENIDO 
8 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
CONTENIDO 
 
AGRADECIMIENTOS ............................................................................................................. 4 
RESUMEN ................................................................................................................................. 5 
Palabras clave ......................................................................................................................... 6 
Códigos UNESCO .................................................................................................................. 6 
ABSTRACT ............................................................................................................................... 7 
CONTENIDO ............................................................................................................................. 8 
TABLA DE FIGURAS ............................................................................................................ 10 
TABLA DE TABLAS .............................................................................................................. 12 
TABLA DE ECUACIONES .................................................................................................... 12 
LISTA DE ABREVIACIONES Y SÍMBOLOS ...................................................................... 14 
1. ESTADO DEL ARTE ...................................................................................................... 16 
1.1. Introducción ............................................................................................................... 16 
1.2. Energías renovables en España (IEA, 2021) ............................................................. 19 
1.3. Energía Eólica ............................................................................................................ 21 
2. OBJETIVOS Y ALCANCE ............................................................................................. 28 
3. PLANIFICACIÓN TEMPORAL Y PRESUPUESTO .................................................... 29 
4. METODOLOGÍA ............................................................................................................ 33 
4.1. Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para 
estudios de control primario de frecuencia ........................................................................... 33 
4.1.1. Entradas del AG-DFIG ....................................................................................... 35 
4.1.2. Modelo electromecánico del AG-DFIG ............................................................. 35 
4.1.3. Salidas del AG-DFIG ......................................................................................... 44 
4.1.4. Validación del Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado 
en DFIG para estudios de control primario de frecuencia ............................................... 45 
4.2. Modelo simplificado de una interfaz de conexión a la red basada en un convertidor 
electrónico de potencia para estudios de red en régimen dinámico ..................................... 48 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 9 
4.2.1. Base teórica modelo detallado convertidor electrónico de potencia .................. 48 
4.2.2. Modelo simplificado del convertidor electrónico de potencia ........................... 54 
4.2.3. Validación del Modelo simplificado de una interfaz de conexión a la red basada 
en un convertidor electrónico de potencia para estudios de red en régimen dinámico .... 57 
4.3. Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio de controladores de parques 
eólicos de gran escala conectados a sistemas eléctricos de baja inercia .............................. 60 
4.3.1. Validación del Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio de 
controladores de parques eólicos de gran escala conectados a sistemas eléctricos de baja 
inercia 63 
5. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ...................................................................................... 66 
6. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 71 
7. LÍNEAS FUTURAS ........................................................................................................ 72 
Bibliografía ............................................................................................................................... 73 
 
 
TABLA DE FIGURAS 
10 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
TABLA DE FIGURAS 
Ilustración 1. Evolución precio de la electricidad (OMIE) ...................................................... 16 
Ilustración 2. Evolución del Precio del petróleo OPEP 2022 (Datos macro) .......................... 16 
Ilustración 3. Objetivos de Desarrollo Sostenible (UNRIC) .................................................... 17 
Ilustración 4. Energía total suministrada por fuente (1990-2020) (IEA, 2021) ....................... 20 
Ilustración 5. Generación eléctrica renovable por fuente (1990-2020) (IEA, 2021) ............... 20 
Ilustración 6. Componentes básicos de un aerogenerador (AulaFacil, 2022) .......................... 22 
Ilustración 7. Aerogenerador de velocidad fija FSIG (Tipo 1) (Veganzones, 2022) ............... 23 
Ilustración 8. Aerogenerador de velocidad fija SCIG (Tipo 2) (Veganzones, 2022) ............... 24 
Ilustración 9. Aerogenerador de velocidad variable DFIG (Tipo 3) (Veganzones, 2022) ....... 25 
Ilustración 10. Aerogenerador de velocidad variable SGFC (Tipo 4) (Veganzones, 2022) .... 26 
Ilustración 11. Escala de tiempo del proyecto .......................................................................... 29 
Ilustración 12. Diagrama de Gantt del proyecto ...................................................................... 30 
Ilustración 13. Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para 
estudios de control primario de frecuencia (D.Ochoa & S.Martinez, 2016) ............................ 34 
Ilustración 14. Parámetros del Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador 
basado en DFIG para estudios de control primario de frecuencia (D.Ochoa & S.Martinez, 2016)
 .................................................................................................................................................. 34 
Ilustración 15. Viento del Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado 
en DFIG para estudios de control primario de frecuencia ....................................................... 35 
Ilustración 16. Modelo Electromecánico del AG-DFIG (D.Ochoa & S.Martinez, 2016) ....... 36 
Ilustración 17.Sistema de control de potencia capturada del AG-DFIG .................................. 36 
Ilustración 18.Turbina eólica .................................................................................................... 37 
Ilustración 19. Dinámica de la turbina eólica a) Coeficiente de potencia en función del ángulo 
de paso de pala,β. b)Curva potencia-velocidad con β=0º (D.Ochoa & S.Martinez, 2016) .... 38 
Ilustración 20. Generador electrónico y convertidores ............................................................ 39 
Ilustración 21. Inercias, pares y velocidades en la turbina eólica, caja multiplicadora y generador 
eléctrico (Baquer, 2011) ........................................................................................................... 39 
file:///C:/Users/Julia%20López/Downloads/20220901%20TFM%20JLR%20comentado%20por%20SMG.docx%23_Toc113368842
 Modelode aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 11 
Ilustración 22. Sistema mecánico (Modelo de una masa) ........................................................ 41 
Ilustración 23. Sistema de control de velocidad con control de inercia virtual ....................... 42 
Ilustración 24. Característica MPPT con β = 0° (D.Ochoa & S.Martinez, 2016) ................... 43 
Ilustración 25. Variables de salida del Modelo electromecánico simplificado de un 
aerogenerador basado en DFIG para estudios de control primario de frecuencia ................... 44 
Ilustración 26.Wind Farm (DFIG Phasor Model) (Gagnon, Saulnier, & (Hydro-Quebec)) .... 46 
Ilustración 27. Validación del modelo AG-DFIG .................................................................... 46 
Ilustración 28. Validación del modelo del AG-DFIG en transitorios ...................................... 47 
Ilustración 29. Configuración de un CEP trifásico conectado a red (Ochoa, 2021) ................ 48 
Ilustración 30. Inversor trifásico en puente (Mora & Ardanuy, 2019) .................................... 49 
Ilustración 31. Tensiones del inversor trifásico en puente (Mora & Ardanuy, 2019) .............. 51 
Ilustración 32. Modulación SVPWM (Huang, Pham, Huang, & Cheng, 2012) ...................... 52 
Ilustración 33. Secuencia lógica para generar señales senoidales trifásicas ............................ 52 
Ilustración 34. Relación entre sistemas abc, αβ y dq ............................................................... 53 
Ilustración 35. Modelo simplificado de una interfaz de conexión a la red basada en un 
convertidor electrónico de potencia para estudios de red en régimen dinámico ...................... 55 
Ilustración 36. Parámetros del Modelo simplificado de una interfaz de conexión a la red basada 
en un convertidor electrónico de potencia para estudios de red en régimen dinámico (Ochoa, 
2021) ......................................................................................................................................... 55 
Ilustración 37. Salidas del modelo simplificado del convertidor ............................................. 57 
Ilustración 38. a) Modelo detallado de un CEP modulado mediante SVPWM b) Inversor 
trifásico c) Control PQ del inversor ......................................................................................... 58 
Ilustración 39. Parámetros del Modelo detallado de un CEP modulado mediante SVPWM 
(Ochoa, 2021) ........................................................................................................................... 59 
Ilustración 40. Potencia de consigna aplicada al convertidor .................................................. 59 
Ilustración 41. Validación del Modelo simplificado de una interfaz de conexión a la red basada 
en un convertidor electrónico de potencia para estudios de red en régimen dinámico ............ 60 
Ilustración 42. Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio de controladores de parques 
eólicos de gran escala conectados a sistemas eléctricos de baja inercia .................................. 61 
TABLA DE TABLAS 
12 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
Ilustración 43. Unión AG-DFIG simplificado con CEP simplificado ..................................... 62 
Ilustración 44. Control de ángulo de paso de pala simplificado .............................................. 62 
Ilustración 45. Parámetros del Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio de 
controladores de parques eólicos de gran escala conectados a sistemas eléctricos de baja inercia
 .................................................................................................................................................. 63 
Ilustración 46. Comparativa entre el modelo AG-DFIG simplificado y el modelo unión AG-
DFIG simplificado con CEP simplificado ............................................................................... 64 
Ilustración 47. Comparativa transitorios entre el modelo simplificado AG-DFIG y el modelo 
unión AG-DFIG simplificado con CEP simplificado .............................................................. 65 
Ilustración 48. Parque de cuatro aerogeneradores con el modelo unión AG-DFIG simplificado 
con CEP simplificado ............................................................................................................... 66 
Ilustración 49. Modelo Jensen (Hwang, y otros, 2015) ........................................................... 67 
Ilustración 50. Función MATLAB modelo Jensen .................................................................. 68 
Ilustración 51. Efecto estela en la velocidad del viento ........................................................... 68 
Ilustración 52. Efecto estela en la potencia generada ............................................................... 69 
Ilustración 53. Viento parque eólico San Cristóbal .................................................................. 69 
Ilustración 54. Potencia parque eólico diseñado con viento real del parque eólico San Cristóbal
 .................................................................................................................................................. 70 
TABLA DE TABLAS 
Tabla 1. Coste del personal ...................................................................................................... 31 
Tabla 2. Coste de matricula ...................................................................................................... 31 
Tabla 3. Coste recursos materiales ........................................................................................... 31 
Tabla 4. Coste total del proyecto .............................................................................................. 32 
 
TABLA DE ECUACIONES 
Ecuación 1. Funcionamiento AG-DFIG ................................................................................... 25 
Ecuación 2. Potencia extraída por la turbina ............................................................................ 37 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 13 
Ecuación 3. Potencia extraída por la turbina [pu] .................................................................... 37 
Ecuación 4. Coeficiente de potencia (Cp) ................................................................................ 38 
Ecuación 5. Par de la turbina .................................................................................................... 38 
Ecuación 6. Momento cinético áxico ....................................................................................... 40 
Ecuación 7. Ley de variación del momento áxico ................................................................... 40 
Ecuación 8.Ley de variación del momento áxico aplicado al sistema eólico .......................... 40 
Ecuación 9. Seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) .......................................... 42 
Ecuación 10. Dinámica de la curva MPPT (D.Ochoa & S.Martinez, 2016) ............................ 43 
Ecuación 11. Controlador PI .................................................................................................... 43 
Ecuación 12. Velocidad angular del Modelo Electromecánico del AG-DFIG ........................ 45 
Ecuación 13. Tensiones compuestas entre los nudos R, S y T ................................................. 50 
Ecuación 14. Tensiones fase a neutro de la carga trifásica ...................................................... 50 
Ecuación 15. Carga trifásica equilibrada .................................................................................. 50 
Ecuación 16. Tensión entre el neutro N de la carga trifásica y el nudo de la alimentación de CC
 ..................................................................................................................................................50 
Ecuación 17. Transformada de Clarke ..................................................................................... 53 
Ecuación 18. Transformada de Park ........................................................................................ 53 
Ecuación 19. Potencia activa y reactiva en el sistema dq ........................................................ 54 
Ecuación 20. Frecuencia de corte filtro paso bajo RL ............................................................. 58 
Ecuación 21. Modelo efecto estela de Jensen (Hwang, y otros, 2015) .................................... 67 
 
LISTA DE ABREVIACIONES Y SÍMBOLOS 
14 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
LISTA DE ABREVIACIONES Y SÍMBOLOS 
 Gases de Efecto Invernadero (GEI) 
 Convención Marco de las Naciones 
 Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC) 
 Conferencia de las Partes (COP) 
 Organización de Naciones Unidas (ONU) 
 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) 
 Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) 
 Unión Europea (UE) 
Generadores Eléctricos Doblemente Alimentados (DFIG) 
 Aerogenerador doblemente alimentado (AG-DFIG) 
 Generador Inducción de velocidad fija (FSIG) 
Generador Inducción con control de deslizamiento (SCIG) 
 Aerogeneradores síncronos con 
 convertidor de plena potencia (SGFC) 
 
 Crowbar (CB) 
 
 Inversor de fuente de tensión (VSI) 
 
 Imanes permanentes (PM) 
 
 Rotor bobinado (WR) 
 Seguidor de punto de máxima potencia (MPPT) 
 Potencia activa generada por el DFIG (Pag) 
 Velocidad angular (ω) 
 Ángulo de paso de pala (Beta, β) 
 Modulo del desvío de frecuencia (CTRL) 
 Factor de inercia virtual (Fkopt) 
 Potencia mecánica desarrollada por la turbina (Pt) 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 15 
 Momento de inercia de la turbina eólica (Jeq) 
 Control de ángulo de paso de pala (CAPP) 
 General Electric (GE) 
 Convertidor electrónico de potencia (CEP) 
 Corriente continua/corriente alterna (CC/CA) 
 Frecuencia de corte (fc) 
 Modulación de ancho de pulso (PWM) 
 Punto de conexión común (PCC) 
 Controlador proporcional-integral (PI) 
 Coeficientes de potencia (Cp) 
 Densidad del aire (ρ) 
 Constante de potencia (Kp) 
 Velocidad específica (λ) 
 Relación de transmisión (RT) 
 
 
ESTADO DEL ARTE 
16 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
1. ESTADO DEL ARTE 
El objetivo de este primer capítulo es presentar desde una perspectiva generalista la 
generación eólica, campo de este trabajo. Para ello se realiza una breve presentación del 
crecimiento de las energías renovables, del estado de la generación de energía eólica en España, 
de la energía eólica y de la clasificación de los aerogeneradores. 
1.1. Introducción 
Tradicionalmente, la fuente de generación eléctrica no renovable era la predominante 
mundialmente. La generación de energía eléctrica no renovable utiliza como materias primas 
combustibles fósiles e isótopos radiactivos. Las reservas de estas fuentes son limitadas y además 
los combustibles fósiles producen gases de efecto invernadero (GEI) que contribuyen al 
calentamiento global. 
El cambio a energías renovables, las cuales no emiten GEI, es un arma para combatir el 
cambio climático y también una gran oportunidad para que el país sea menos dependiente del 
petróleo y del gas importado. Los problemas de la dependencia de estas fuentes de energía ya 
se están sufriendo debido a la subida tanto de los precios de la electricidad como de los 
combustibles y del conflicto bélico entre Rusia y Ucrania. En la Ilustración 1 y la Ilustración 2 
se puede observar la evolución con tendencia creciente de los precios de la electricidad y del 
petróleo durante los últimos años. 
 
Ilustración 1. Evolución precio de la electricidad (OMIE) 
 
Ilustración 2. Evolución del Precio del petróleo OPEP 2022 (Datos macro) 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 17 
Es por todo lo anteriormente explicado que un cambio a energías renovables tiene tal 
importancia y urgencia. 
Esta transición empezó con la firma del Protocolo de Kioto (UNFCCC) por 83 países 
industrializados y procedentes de la Comunidad Europea para combatir el cambio climático en 
1997. Se han ido firmando nuevos acuerdos y creando nuevas medidas gracias a que a partir 
del Protocolo de Kioto se implanta la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el 
Cambio Climático (CMNUCC). El objetivo del Protocolo de Kioto fue reducir las emisiones 
de CO2 para así reducir las emisiones de GEI. 
A partir de este Protocolo de Kioto se suscriben varios acuerdos, de los cuales uno de 
los más importantes es el Acuerdo de París. 
El Acuerdo de París (UNFCCC) firmado en la Conferencia de las Partes (COP), órgano 
supremo de la CMNUCC, en 2015 en París es un tratado internacional sobre el cambio climático 
jurídicamente vinculante. Este acuerdo tiene como objetivo impedir el calentamiento mundial 
por encima de los 2ºC sobre niveles preindustriales. Para ello este acuerdo funciona en ciclos 
de 5 años. En 2020 los países presentan sus estrategias a seguir, llamadas Contribuciones 
Determinadas a nivel Nacional (NDC), y a partir 2024 los países deberán realizar un informe 
transparente sobre las medidas tomadas y este se evaluará. Tras dicha evaluación los países 
recibirán recomendaciones para que en el próximo ciclo sus medidas sean más ambiciosas. 
Además, la Organización de Naciones Unidas (ONU) estableció también en 2015 la 
Agenda 2030 sobre el Desarrollo Sostenible que incluye 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible 
(ODS) (UNRIC), entre los cuales se encuentra el objetivo de combatir al cambio climático. De 
todos estos objetivos, la transición a energías renovables se ve involucrada en tres de ellos, que 
son: energía asequible y no contaminante, ciudades y comunidades sostenibles y acción por el 
clima. En la Ilustración 3 se encuentran todos los ODS y remarcados con un cuadro amarillo 
aquellos vinculados a la transición a las energías renovables. 
 
Ilustración 3. Objetivos de Desarrollo Sostenible (UNRIC) 
ESTADO DEL ARTE 
18 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
A continuación, se presentarán las metas a cumplir en 2030 de los tres ODS 
anteriormente señalados. 
El objetivo séptimo sobre energía asequible y no contaminante tiene los siguientes 
objetivos: 
• Acceso universal a servicios energéticos asequibles, fiables y modernos. 
• Aumentar la participación de energía renovable en el conjunto de fuentes 
energéticas. 
• Duplicar la tasa mundial de mejora de la eficiencia energética. 
• Aumento de la cooperación internacional para facilitar el acceso a la investigación 
y la tecnología relativasa la energía limpia, incluidas las fuentes renovables, la 
eficiencia energética y las tecnologías avanzadas y menos contaminantes de 
combustibles fósiles, 
• Promover la inversión en infraestructuras y mejorar la tecnología para prestar 
servicios energéticos modernos y sostenibles para todos y en particular a los países 
en desarrollo menos adelantados. 
 
El objetivo onceavo, ciudades y comunidades sostenibles, tiene los siguientes objetivos: 
• Aumentar la urbanización inclusiva y sostenible y la capacidad para la planificación 
y la gestión participativas, integradas y sostenibles de los asentamientos humanos 
en todos los países. 
• Reducir el impacto ambiental negativo per cápita de las ciudades, incluso prestando 
especial atención a la calidad del aire y la gestión de los desechos municipales y de 
otro tipo. 
• Aumentar considerablemente el número de ciudades y asentamientos humanos que 
adoptan e implementan políticas y planes integrados para promover la inclusión, el 
uso eficiente de los recursos, la mitigación del cambio climático y la adaptación a él 
y la resiliencia ante los desastres, y desarrollar y poner en práctica, en consonancia 
con el Marco de Sendai para la Reducción del Riesgo de Desastres 2015-2030, la 
gestión integral de los riesgos de desastre a todos los niveles. 
 
El objetivo sobre acción por el clima, 13º, contiene los siguientes retos: 
• Incorporar medidas relativas al cambio climático en las políticas, estrategias y 
planes nacionales. 
• Mejorar la educación, la sensibilización y la capacidad humana e institucional 
respecto de la mitigación del cambio climático, la adaptación a él, la reducción de 
sus efectos y la alerta temprana. 
Todos los objetivos y medidas anteriormente comentadas afectan directamente a los 
retos de España. 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 19 
En el siguiente apartado se desarrollará el crecimiento de las energías renovables en 
España siempre vinculado, como país de la Unión Europea (UE), a las medidas tomadas por la 
ONU. 
1.2. Energías renovables en España (IEA, 2021) 
España, al ser un país de la UE, se encuentra alineada con los retos que en el anterior 
apartado se explicaron. Es por eso por lo que se crean transposiciones de esos objetivos a un 
ámbito nacional. 
Por consiguiente, España en 2030 debe cumplir con los objetivos marcados por el Plan 
Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) (Ministerio para la Transición Ecológica y el 
Reto Demográfico) y en 2050 con los de la Ley de cambio climático y transición energética 
aprobada el 20 de mayo de 2020 (BOE, 2021). 
Para 2030 debe producirse una disminución de un 23% en GEI respecto los niveles de 
1990, un 42% de cuota de renovables en energía y uso, un 39,5% de mejora en eficiencia 
energética y el 74% de la electricidad generada debe de ser renovable. 
Los objetivos por alcanzar para 2050 son mucho más ambiciosos ya que el reto es llegar 
a tener un 100% de energía renovable en el mix de electricidad, un 97% de energía renovable 
en el mix total de energía y un 90% de disminución en GEI respecto niveles de 1990. 
Se ha realizado un gran progreso en la descarbonización y en el aumento de las energías 
renovables en el sector de la electricidad. Sin embargo, el mix total energético sigue estando 
dominado por combustibles fósiles, el 72% total de la energía suministrada y el 68% del 
consumo total final procede de energía producida mediante combustible fósiles. En Ilustración 
4 se puede observar como la generación mediante carbón se ha reducido drásticamente, en 2019 
solo representaba el 5% de la electricidad y en 2020 aún menos. La nuclear, también fuente de 
generación de energía en decadencia en España, en 2019 contribuía en la generación de energía 
un 22% y este porcentaje disminuirá ya que a finales de 2030 se prevé el cierre de cuatro de las 
siete centrales (aproximadamente 4 GW). Con respecto a las energías renovables nos 
encontramos en un 18,4% en 2019 de cuota en energía final consumida, una cifra bastante 
alejada del objetivo del 42% en 2030. 
Llegamos a la conclusión de que se necesita un gran avance sobre todo en los sectores 
del transporte, la construcción y la industria para alcanzar las metas de crecimiento de las 
energías renovables y de la descarbonización. 
ESTADO DEL ARTE 
20 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
 
Ilustración 4. Energía total suministrada por fuente (1990-2020) (IEA, 2021) 
El esfuerzo realizado para aumentar la energía renovable se puede ver en el mix eléctrico 
nacional. En la Ilustración 5 se puede observar la evolución de todas las fuentes renovables 
desde 1990 a 2020. Especialmente la energía eólica ha sido la fuente de energía renovable que 
más se ha visto incrementada, de 21.176 GWh en 2015 a 56.273 GWh en 2020. Debido a este 
crecimiento se posiciona como la tercera fuente de mayor producción de energía eléctrica por 
debajo de la energía nuclear. En la producción eléctrica, la energía solar es la segunda energía 
renovable que más se ha incrementado, en 2010 se produjo 6.420 GWh y en 2020 se ha 
incrementado hasta 15.552 GWh. 
 
Ilustración 5. Generación eléctrica renovable por fuente (1990-2020) (IEA, 2021) 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 21 
La evolución de las renovables en la generación eléctrica puede verse representada por 
el porcentaje de renovables en el mix de generación eléctrica, en 2019 España se posiciona con 
un 38% de energía renovable en dicho mix. Por consiguiente, se encuentra bien encaminado 
para lograr en 2030 el objetivo marco de 42% de energía eléctrica en el mix nacional. 
El crecimiento de las energías renovables en España, y en especial la eólica, pone de 
manifiesto la importancia y la necesidad de realizar investigaciones, estudios o trabajos como 
el que aquí se presenta. 
1.3. Energía Eólica 
La energía eólica es aquella que aprovecha la energía cinética de las corrientes de aire 
para transformarla en energía eléctrica mediante un aerogenerador (Iberdrola). 
A continuación, se procede desarrollar las ventajas y las desventajas de la energía eólica 
(Ferreiro & Gonzalo, 2020/2021). 
Las ventajas son: 
• Es una fuente de energía segura y renovable. 
• No produce emisiones a la atmósfera ni genera residuos salvo los de la fabricación 
de los equipos y lubricantes. 
• Es una energía autóctona, disminuye la dependencia energética de mercados 
exteriores. 
• Rápido tiempo de construcción (inferior a 6 meses). 
• Su instalación es compatible con otros muchos usos del suelo. 
• Se trata de instalaciones móviles, su desmantelación permite recuperar totalmente 
la zona. 
• Beneficio económico para los municipios afectados (canon anual por ocupación del 
suelo). 
Y las desventajas son: 
• Impacto visual: su instalación genera una alta modificación del paisaje. 
• Efecto sombra. 
• Impacto sobre la avifauna: principalmente por el choque de las aves contra las palas, 
efectos desconocidos sobre modificación de los comportamientos habituales de 
migración y anidación. 
• Impacto sonoro: el roce de las palas con el aire produce un ruido contante, la casa 
más cercana deberá estar al menos a 200 m. 
• Posibilidad de zona arqueológicamente interesante. 
• No disponibilidad cuando se desee. 
Para conocer el funcionamiento del aerogenerador es importante conocer sus partes y la 
función de cada una de ellas (Rodríguez & Simón, 2014). En la Ilustración 6 se pueden observar 
los componentes principales de un aerogenerador que seguidamente se explican. 
ESTADO DEL ARTE 
22 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
 
Ilustración 6. Componentes básicos de un aerogenerador (AulaFacil, 2022) 
 Cuando el anemómetro detecta unavelocidad de viento suficiente para generar 
electricidad, el aerogenerador empieza a funcionar. Los sistemas de orientación, sistema yaw, 
orientan al aerogenerador en la dirección del viento y liberan los mecanismos de freno para que 
el rotor se mueva libremente. Los aerogeneradores tienen tanto limites inferiores como 
superiores de producción que normalmente se encuentran entre los 3 m/s, límite inferior, y los 
25 m/s, límite superior. Si la velocidad de viento excede esos límites el aerogenerador se 
detiene. Cuando la velocidad del viento es menor al límite inferior, el aerogenerador se detiene 
ya que no puede generar electricidad con dicha velocidad de viento. Cuando existe una 
velocidad de viento mayor al límite superior, el aerogenerador se detiene ya que puede llegar a 
ser peligroso trabajar en ella ya que las palas pueden llegar a romperse. 
El rotor, formado principalmente por las palas y el buje, convierte la energía cinética 
del viento en energía mecánica que es transmitida al eje lento. A continuación, se desarrollan 
las partes del rotor. Las palas suelen rotar generalmente en el sentido de las agujas del reloj y 
se encuentran unidas al rodamiento del buje mediante una corona de pernos que permite el giro 
longitudinal del eje de esta. Las palas se pueden clasificar en: de paso fijo, que son las que no 
admiten rotación de la pala sobre su eje, o de paso variable, que son las que si admiten rotación 
controlada sobre su eje. El buje es un elemento hueco donde se encuentran los elementos del 
sistema pitch (sistema de regulación de rotación sobre su eje de las palas). 
El eje lento es la conexión entre el buje y la multiplicadora. Dentro del eje discurren 
conductos del sistema hidráulico y eléctrico (aerofrenos) que son los encargados de regular el 
movimiento de las palas. 
 La multiplicadora es un elemento formado por un sistema de engranajes cuyo objetivo 
principal de es aumentar la velocidad de giro. Por lo tanto, el eje rápido, eje de salida, tendrá 
una velocidad de giro entre 50 y 80 veces mayor que el eje de entrada. 
 A la salida del eje rápido se encuentra el generador, que consta de rotor y estator, el cual 
transforma la energía mecánica en energía eléctrica. Tras dicha transformación, la energía 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 23 
eléctrica se transporta mediante conductores eléctricos específicos hasta la base de la torre 
donde se encuentra el transformador interno, el cual transforma la energía de baja tensión en 
alta tensión. Por último, la energía es transportada a la subestación mediante unos conductores 
de alta tensión que se encuentra en el suelo de la base. También en la base se ubican los armarios 
de baja tensión y las celdas de maniobra de alta tensión. 
 Tras conocer las diferentes partes del aerogenerador se procede a su clasificación. Los 
aerogeneradores se pueden clasificar en aerogeneradores de velocidad fija y de velocidad 
variable (Veganzones, 2022). 
 Velocidad fija: 
• Tipo 1: Generador Inducción de velocidad fija (FSIG) 
• Tipo 2: Generador Inducción con control de deslizamiento (SCIG) 
Velocidad variable: 
• Tipo 3: Generador de inducción doblemente alimentado (DFIG) 
• Tipo 4: Generador síncrono con convertidor de plena potencia y acoplamiento 
directo (SGFC) 
Los sistemas de velocidad fija, Tipo 1 y Tipo 2, son robustos y sencillos, pero carecen 
de la capacidad de control adecuada para participar en la regulación del sistema eléctrico. 
El aerogenerador de velocidad fija Tipo 1, FSIG, se encuentra constituido generalmente 
por un generador de jaula de ardilla con doble bobinado en el estator. Además, contiene un 
sistema compensador de potencia reactiva, un convertidor de arranque suave y un trasformador 
elevador. Pero el FSIG no permite la regulación del ángulo de paso de pala (β), lo que puede 
llegar a provocar daños estructurales ya que en caso de fluctuaciones de viento la turbina no se 
acelera y, debido a la exigencia de movimiento del eje de la pala, se producen esfuerzos de 
fatiga sobre la estructura. En la Ilustración 7 se puede observar un esquema del aerogenerador 
de velocidad fija FSIG (Tipo 1). 
 
Ilustración 7. Aerogenerador de velocidad fija FSIG (Tipo 1) (Veganzones, 2022) 
ESTADO DEL ARTE 
24 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
Las ventajas del aerogenerador FSIG es que es un sistema sencillo, de bajo coste y con 
un amortiguamiento moderado de las oscilaciones de la potencia. No obstante, presenta ciertas 
desventajas que son: 
• No permite el control de la potencia activa (P) 
• No permite el control de la potencia reactiva (Q) ni de la tensión 
• Poca fiabilidad frente a huecos y fallos en la red: 
o Responde inicialmente durante el fallo, pero no se mantiene. 
o Contribuye a la inercia rotativa del sistema 
o No aporta (consume) reactiva durante el fallo 
o Pierde par y puede acelerarse durante el fallo 
o Lenta recuperación post-fallo de la potencia activa 
El aerogenerador de velocidad fija SCIG (Tipo 2) se encuentra constituido generalmente 
por un generador de rotor bobinado, por un convertidor electrónico para el control del 
deslizamiento y por un doble bobinado en el estator. También, como en el anterior tipo, este 
contiene un sistema compensador de potencia reactiva, un convertidor de arranque suave y un 
transformador elevador. Pero, a diferencia del aerogenerador FSIG (Tipo 1), este contiene un 
pitch control sobre β. El esquema del aerogenerador de velocidad fija SCIG se puede observar 
en la Ilustración 8. 
 
Ilustración 8. Aerogenerador de velocidad fija SCIG (Tipo 2) (Veganzones, 2022) 
Las ventajas del aerogenerador SCIG es su sencillo sistema, su coste moderado, el 
amortiguamiento total de las oscilaciones de potencia y el control de la potencia activa. En 
cambio, al igual que el tipo 1 no permite el control dinámico de potencia reactiva ni de tensión 
y es poco fiable frente a huecos y a fallos en la red. 
A diferencia de los aerogeneradores de velocidad fija, los aerogeneradores de velocidad 
variable pueden adaptar la velocidad de giro del rotor a la velocidad del viento haciendo uso de 
un convertidor de potencia, el cual permite regular el par del accionamiento para extraer la 
máxima potencia, regular la potencia activa y la reactiva inyectada a red. Esto es importante 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 25 
para cumplir los objetivos de 2030 ya que no solo participa en la regulación de la frecuencia 
(P/f) y de la tensión (Q/V) sino que también interviene en la estabilidad del Sistema Eléctrico 
frente a fallos, además de soportar huecos de tensión de 20% y rampas de frecuencia de 2 Hz/s. 
El aerogenerador doblemente alimentado (DFIG), tipo 3, se encuentra constituido por 
un generador de inducción de rotor bobinado, por una multiplicadora, por una protección 
crowbar (CB), que es una protección contra sobretensiones, por un acoplamiento entre rotor y 
red a través de un convertidor bidireccional, mientras que el estator se conecta directamente a 
la red mediante un transformador de tres devanados. Todos los componentes del aerogenerador 
DFIG se pueden observar en el esquema de la Ilustración 9. 
 
Ilustración 9. Aerogenerador de velocidad variable DFIG (Tipo 3) (Veganzones, 2022) 
El funcionamiento del AG-DFIG viene determinado por el deslizamiento, slip (s), que 
establece el reparto de potencia entre el rotor y el estator. El rotor solo transfiere (P2) la porción 
del deslizamiento y es por eso por lo que se requiere un convertidor reducido, Ecuación 1. 
 
Ecuación 1. Funcionamiento AG-DFIG 
 Siendo, 
- ns la velocidad del campo giratorio 
- n la velocidad del rotor 
El AG-DFIG puede funcionar en régimen super-síncrono o en régimen sub-síncrono.Las condiciones generales para funcionamiento como generador son: 
• Absorber potencia del eje (Peje > 0) 
• Ceder esa potencia a la red (Pred = P1 − P2 > 0) 
ESTADO DEL ARTE 
26 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
El AG-DFIG funciona en régimen super-síncrono cuando n > ns lo que provoca que el 
deslizamiento sea negativo (0 > s) y la potencia del rotor (P2) fluya del rotor a la red. Por tanto, 
el rotor cede potencia a la red y la toma de la turbina (P2 < 0), el estator transfiere la parte de 
la potencia de la turbina que no recibe el rotor (P1 = |Peje| − |P2|) y la red recibe potencia del 
rotor y del estator. 
En cambio, cuando el AG-DFIG funciona en régimen sub-síncrono, n < ns, la potencia 
(P2) fluye desde la red hacia el rotor ya que el deslizamiento es positivo (0<s<1). Por lo que el 
rotor absorbe la potencia de la red y se la transfiere al estator, el estator transfiere la potencia 
que recibe de la turbina y la que recibe del rotor. La red recibe únicamente la potencia de la 
turbina. 
Existen diferentes estrategias de control, como son el control escalar sobre valores 
eficaces de las variables y el control vectorial en régimen dinámico. Este último es el más 
utilizado ya que proporciona un control desacoplado de la potencia activa (o par) y de la 
potencia reactiva (o flujo) del sistema DFIG (Mohseni & Islam, 2009). 
Por último, lo más destacable del AG-DFIG es su capacidad de regulación de la potencia 
activa, la calidad de servicio en el punto de conexión y la reducida potencia del convertidor. 
El último tipo de aerogenerador es el aerogenerador síncrono con convertidor de plena 
potencia y acoplamiento directo (SGFC), tipo 4, que se compone por un generador multipolar 
de imanes permanentes (PM) o rotor bobinado (WR) que, mediante el estator, se conecta con 
la red a través de un convertidor electrónico de potencia plena. Por lo que el generador queda 
aislado de la red por medio del convertidor electrónico. En la Ilustración 10 se puede observar 
dicha distribución gracias al esquema representado. 
 
Ilustración 10. Aerogenerador de velocidad variable SGFC (Tipo 4) (Veganzones, 2022) 
Lo característico de los aerogeneradores con tecnología SGFC es su capacidad de 
regular la potencia activa y la calidad de servicio en el punto de conexión. Además de no 
precisar una caja de transmisión ni de protección crowbar. 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 27 
Entre todos los tipos de aerogeneradores, el aerogenerador de inducción doblemente 
alimentado es el más empleado desde 2002, y el empleado también en este proyecto. Esto se 
debe a que, en comparación con los aerogeneradores de velocidad fija, el AG-DFIG presenta 
un control desacoplado de la potencia activa y reactiva, una mejor calidad de la energía y una 
reducción del desgaste mecánico. No solo eso, el sistema DFIG es más rentable 
económicamente que el aerogenerador síncrono con convertidor de plena potencia (SGFC), ya 
que utiliza un inversor de fuente de tensión (VSI) con un valor nominal del 30%-35% de la 
potencia del generador para un rango de variación de la velocidad del rotor de ± 25% (Mohseni 
& Islam, 2009). 
A continuación, se da paso al desarrollo y a la explicación detallada de este proyecto. 
 
 
OBJETIVOS Y ALCANCE 
28 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
2. OBJETIVOS Y ALCANCE 
El objetivo principal de este proyecto es crear un nuevo modelo de 
MATLAB/Simulink® llamado “Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio de 
controladores de parques eólicos de gran escala conectados a sistemas eléctricos de baja 
inercia” y diseñar un parque eólico implementando dicho modelo creado. 
Debido a que el nuevo modelo es la unión de otros dos modelos, existen también 
objetivos secundarios que son los siguientes: 
• Estudiar el “Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en 
DFIG para estudios de control primario de frecuencia”. 
• Validar el “Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en 
DFIG para estudios de control primario de frecuencia”. 
• Estudiar el “Modelo simplificado de una interfaz de conexión a la red basada en un 
convertidor electrónico de potencia para estudios de red en régimen dinámico”. 
• Validar el “Modelo simplificado de una interfaz de conexión a la red basada en un 
convertidor electrónico de potencia para estudios de red en régimen dinámico”. 
 
 
 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 29 
3. PLANIFICACIÓN TEMPORAL Y PRESUPUESTO 
 El proyecto comienza estableciéndose el tema a tratar, los objetivos y obteniendo la 
documentación inicial, la cual son los diferentes artículos de los modelos principales a utilizar. 
 Posteriormente, la realización del proyecto se puede agrupar en cuatro grandes bloques: 
AG-DFIG simplificado, CEP simplificado, creación del nuevo modelo y escritura del proyecto. 
Donde los bloques AG-DFIG simplificado y CEP simplificado corresponden a los siguientes 
modelos: “Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para 
estudios de control primario de frecuencia” y “Modelo simplificado de una interfaz de conexión 
a la red basada en un convertidor electrónico de potencia para estudios de red en régimen 
dinámico”. 
 Los bloques AG-DFIG simplificado y CEP simplificado contienen las mismas 
actividades a realizar. Estas actividades son: entender el modelo, replicar dicho modelo, 
entender el modelo de referencia con el que se va a proceder a la validación y la validación. 
 Tras la finalización de estos dos bloques se procede con la creación del nuevo modelo, 
“Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio de controladores de parques eólicos de 
gran escala conectados a sistemas eléctricos de baja inercia”, el cual lleva consigo muchas 
pruebas, la realización del modelo definitivo y su validación. 
 Finalmente se procede a la escritura de la memoria de este proyecto. Este último bloque 
supone la obtención de todas las gráficas importantes de las diferentes simulaciones realizadas 
y la búsqueda de información para complementar explicaciones o para desarrollar la base 
teórica de este proyecto. 
 He de destacar que durante la duración del proyecto se han realizado reuniones 
quincenales o mensuales tanto con el tutor como con el cotutor de este proyecto para la revisión 
de resultados de la simulación y para la resolución de posibles dudas. 
 A continuación, en la Ilustración 11 y en la Ilustración 12 se representa la escala de 
tiempo con los bloques principales de este proyecto y el diagrama de Gantt para mostrar 
genéricamente las actividades realizadas y el tiempo dedicado a cada parte del proyecto. 
 
Ilustración 11. Escala de tiempo del proyecto 
Inicio 
jue 21/10/21 
Fin 
vie 
09/09/22 
nov 
'21 
ene 
'22 
mar 
'22 
may 
'22 
jul 
'22 
sep 
'22 
AG-DFIG 
simplificado 
mié 27/10/21 - 
mié 22/12/21 
CEP simplificado 
jue 23/12/21 - 
jue 17/02/22 
Creación del nuevo modelo 
vie 18/02/22 - lun 06/06/22 
Escritura TFM 
mar 07/06/22 - 
lun 01/08/22 
Entrega TFM 
vie 09/09/22 
 
Ilustración 12. Diagrama de Gantt del proyecto 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 31 
 Después de desarrollar la planificación temporal del proyecto se procede a presentar el 
presupuesto del proyecto. 
El presupuesto de este proyecto se compone por el coste del personal, el coste de la 
matrícula y el coste de los recursos materiales. A continuación, en la Tabla 1, la Tabla 2 y la 
Tabla 3, se puede observar el desglose de dichos costes y en la Tabla 4, el coste total del 
proyecto. 
 
• Coste del personal 
 
Tabla 1. Coste del personalPersonal Cantidad Horas totales (h) Coste (€/h) Coste (€) 
Profesor de Ingeniería Industrial 2 30 40,00 1.200,00 
Autor del proyecto 1 375 25 8.750,00 
Coste total del personal: 9.950,00 
 
• Coste de la matricula 
 
Tabla 2. Coste de matricula 
Asignatura N.º de 
créditos 
(ECTS) 
Coste 
(€/ECTS) 
Coste (€) Coste con descuento por 
familia numerosa de 
categoría general de 3 hijos 
(€) 
TFM 12 29,78 357,36 178,68 
 
• Coste de los recursos materiales 
 
Tabla 3. Coste recursos materiales 
Concepto Importe (€) Amortización (€/año) Coste (€) 
Equipo informático 900,00 150,00 150,00 
Licencia Matlab R2020a 0 0 0 
Suscripción anual Microsoft 365 0 0 0 
Coste total de los recursos materiales: 160,00 
 
32 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
• Coste total del proyecto 
 
Tabla 4. Coste total del proyecto 
Concepto Coste (€) 
Personal 9.950,00 
Matrícula 178,68 
Recursos materiales 160,00 
TOTAL 10.288,68 
IVA (21%) 2.160,62 
Presupuesto final 12.449,30 
 
Por tanto, se estima un coste total del proyecto de 12.449,30€. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 33 
4. METODOLOGÍA 
En este capítulo se procederá a explicar la metodología seguida en este trabajo fin de 
máster, además de la explicación y funcionamiento de los modelos de MATLAB/Simulink® 
utilizados y el modelo creado en este proyecto. 
La estructura de la metodología consta de tres grandes apartados, uno por cada uno de 
los dos modelos a partir de los cuales se han desarrollado los nuevos y un tercero para el modelo 
conjunto al que se ha llegado. Se ha optados por a esta estructura ya que es primordial el 
entendimiento de los modelos en los que se basa este nuevo modelo por separado para poder 
llegar a comprender el nuevo modelo realizado en este proyecto. Además, coincide con la 
metodología seguida para la realización de este proyecto, ya que lo primero fue la comprensión 
de los modelos base y su réplica. 
Los dos modelos de los que se compone el nuevo modelo desarrollado son el “Modelo 
simplificado de una interfaz de conexión a la red basada en un convertidor electrónico de 
potencia para estudios de red en régimen dinámico” (Ochoa, 2021) y el “Modelo 
electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para estudios de control 
primario de frecuencia” (D.Ochoa & S.Martinez, 2016), ambos realizados por Dr. Danny Ochoa 
Correa. El modelo resultado de este proyecto es el “Modelo de aerogenerador adecuado para el 
estudio de controladores de parques eólicos de gran escala conectados a sistemas eléctricos de 
baja inercia”. 
Este nuevo modelo consta de la integración del modelo de inversor simplificado, 
“Modelo simplificado de una interfaz de conexión a la red basada en un convertidor electrónico 
de potencia para estudios de red en régimen dinámico”, en el modelo simplificado de 
aerogenerador basado en Generadores Eléctricos Doblemente Alimentados (DFIG), “Modelo 
electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para estudios de control 
primario de frecuencia”. 
A continuación, procedemos al desarrollo y explicación del primer modelo, “Modelo 
electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para estudios de control 
primario de frecuencia”. 
4.1. Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en 
DFIG para estudios de control primario de frecuencia 
El objetivo de este modelo es la representación electromecánica simplificada de un 
aerogenerador DFIG para estudios de control primario de frecuencia. 
Este modelo fue realizado por el Dr. Danny Ochoa Correa, cotutor de este trabajo fin de máster. 
Lo destacable del modelo es su rendimiento computacional, el cual es mayor que el resto de los 
ya existentes debido a la realización de simplificaciones que hacen que el modelo se caracterice 
por su simplicidad, flexibilidad y precisión (D.Ochoa & S.Martinez, 2016). Las 
simplificaciones realizadas serán explicadas en los siguientes apartados. 
METODOLOGÍA 
34 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
Un aumento del rendimiento computacional sin afectar significativamente a la 
representación de la dinámica de las variables es un gran beneficio a la hora de realizar estudios, 
ya que facilita y acelera las simulaciones, lo que supone un ahorro en el tiempo de simulación 
y un modelo más amigable para el usuario. 
 
Ilustración 13. Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para estudios de control 
primario de frecuencia (D.Ochoa & S.Martinez, 2016) 
En la Ilustración 13 se pueden observar un esquema con las entradas y salidas del 
modelo de AG-DFIG. 
En el siguiente cuadro, Ilustración 14, se muestran los valores de los parámetros del 
aerogenerador doblemente alimentado (AG-DFIG), del seguidor de punto de máxima potencia 
(MPPT), del sistema de control y los valores base para el sistema por unidad de este modelo. 
Gracias a esta recopilación y puesta a disposición de los datos de este modelo por su creador es 
posible la utilización del modelo por el resto de los usuarios para nuevos estudios. 
Ilustración 14. Parámetros del Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para estudios de 
control primario de frecuencia (D.Ochoa & S.Martinez, 2016) 
Seguidamente se desarrolla cada una de las partes que componen este modelo; 4.1.1, 
4.1.2 y 4.1.3; para alcanzar el correcto entendimiento de sus partes y del modelo completo. 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 35 
4.1.1. Entradas del AG-DFIG 
Las entradas de este modelo al subsistema AG-DFIG son la velocidad del viento y la 
señal de desviación de la frecuencia respecto de su valor asignado. Esta última se deshabilita 
para este trabajo, ya que en este modelo no se estudia el control de frecuencia. 
En la Ilustración 15 se puede observar la entrada de velocidad de viento utilizada en el 
estudio, formada por una serie de escalones de subida seguida de otra de bajada, de 1 m/s por 
cada 20 segundos. Esta entrada de viento se sitúa en el rango de vientos altos cuyos valores 
oscilan entre 7-15 m/s. 
 
Ilustración 15. Viento del Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para estudios de 
control primario de frecuencia 
En el siguiente subapartado, 4.1.2, se explica el subsistema AG-DFIG y los bloques que 
lo componen para su comprensión. 
4.1.2. Modelo electromecánico del AG-DFIG 
El subsistema del modelo electromecánico del AG-DFIG contiene una estructura 
modular ya que está compuesto por diferentes bloques que permiten su modificación, su mejora 
o la implementación de nuevos bloques. Los bloques por los que está compuesto el AG-DFIG 
son los siguientes: 
• Control del ángulo de paso de pala 
• Turbina eólica 
• Generador eléctrico y convertidores 
• Sistema mecánico 
• Sistema de control de velocidad con control de inercia virtual 
METODOLOGÍA 
36 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
En la Ilustración 16 se observa el esquema de Simulink con dichos bloques. 
 
Ilustración 16. Modelo Electromecánico del AG-DFIG (D.Ochoa & S.Martinez, 2016) 
Los bloques se estudiarán por separado para seguir la estructura modular del subsistema 
AG-DFIG y así comprender el funcionamiento de cada bloque y la unión de ellos. 
Control del ángulo de paso de pala 
La función del control del ángulo de paso de pala es solventar la problemática de la 
sobre-velocidad del giro del rotor y así conseguir que la potencia activa de salida del AG-DFIG 
no supere valores superiores a 1 pu. En la Ilustración 17 se puede observar cómo se ha 
introducido el control del ángulo de paso de pala en Simulink. En su representaciónse ha tenido 
en cuenta la dinámica de los servomecanismos de dicho control mediante un bloque de Simulink 
llamado State Space, el cual representa un sistema de primer orden con contante de tiempo τp, 
y se ha limitado los valores máximos y mínimos que el ángulo de paso de pala (β) puede tener 
(D.Ochoa & S.Martinez, 2016). 
 
Ilustración 17.Sistema de control de potencia capturada del AG-DFIG 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 37 
Turbina eólica 
 El bloque de turbina eólica, Ilustración 18, tiene como finalidad el cálculo de la potencia 
y del par de la turbina. Para ello este bloque cuenta como entradas el viento, la velocidad de 
giro de la turbina y el ángulo de paso de pala. 
 
Ilustración 18.Turbina eólica 
A continuación, se recogen y se explican las ecuaciones utilizadas en este bloque, 
turbina eólica. La ecuación principal es la de la potencia extraída por la turbina (Pt), Ecuación 
2, que depende linealmente de la densidad del aire (ρ), del aérea del rotor (A), del coeficiente 
de potencia (Cp) y del cubo de la velocidad del viento (v) (Harish & Sant, 2020). 
 
Ecuación 2. Potencia extraída por la turbina 
 Si se quiere utilizar la potencia extraída por la turbina en valores por unidad, se debe 
utilizar la Ecuación 3, donde Kp es la constante de potencia. 
 
Ecuación 3. Potencia extraída por la turbina [pu] 
 El coeficiente de potencia (Cp) tiene un valor máximo de 
16
27
, conocido como Límite de 
Betz. Además, el coeficiente de potencia depende de la velocidad específica (λ) y del ángulo 
de paso de pala (β) y se puede caracterizar mediante las siguientes ecuaciones, Ecuación 4 
(Catană, Safta, & Panduru, 2010) (D.Ochoa & S.Martinez, 2016): 
METODOLOGÍA 
38 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
 
Ecuación 4. Coeficiente de potencia (Cp) 
 Donde, 
- ωt es la velocidad de giro de la turbina 
- R es la longitud de la pala del aerogenerador 
- c1, c2, c3, c4, c5, c6 se encuentran caracterizados en la Ilustración 14 
 En la Ilustración 19 a) se representan los distintos coeficientes de potencia (Cp) para los 
diferentes ángulos de paso de pala (β) y en la Ilustración 19 b) se representan la potencia 
mecánica en por unidad para las diferentes velocidades de giro de la turbina (ωt). Como se 
puede observar en la Ilustración 19, para obtener la mayor eficiencia en la conversión de energía 
eólica a energía mecánica en la turbina se debe trabajar cerca de Cp,max = 0.48, que depende 
de λopt = 8.1 y βmin = 0° (D. Ochoa & S. Martinez, 2016). 
 
 
Ilustración 19. Dinámica de la turbina eólica a) Coeficiente de potencia en función del ángulo de paso de pala,β. b)Curva 
potencia-velocidad con β=0º (D.Ochoa & S.Martinez, 2016) 
Tras el cálculo de dicha potencia extraída por la turbina se puede calcular el par de la 
turbina, dividiendo dicha potencia entre la velocidad de giro de la turbina, Ecuación 5. 
 
Ecuación 5. Par de la turbina 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 39 
Generador eléctrico y convertidores 
En este bloque se encuentra la mayor simplificación realizada en este modelo ya que se 
ha procedido a representar la dinámica de la potencia mecánica/eléctrica, mediante un bloque 
de Simulink llamado State Space, ante cambios de frecuencia. En la Ilustración 20 se puede 
observar como el generador eléctrico y los convertidores han sido incorporados mediante el 
bloque State Space, cuya entrada es la consigna del par electromecánico resultado del sistema 
de control de velocidad. El bloque State Space representa la dinámica de un sistema de primer 
orden cuya constante de tiempo es τc (D.Ochoa & S.Martinez, 2016) (Miller, Sanchez-Gasca, 
Price, & Delmerico, 2003). 
 
Ilustración 20. Generador electrónico y convertidores 
Sistema mecánico 
El sistema mecánico incorpora el funcionamiento de la caja multiplicadora que se 
encuentra conectada a la turbina eólica y al generador eléctrico. El funcionamiento físico del 
sistema mecánico se representa mediante el uso del modelo de una masa, el cual se encuentra 
recomendado por General Electric (GE) (Clark, Miller, & Sanchez-Gasca, 2010). En la 
Ilustración 21 se observa las inercias, pares y velocidades de la turbina eólica, la caja 
multiplicadora y el generador eléctrico. 
 
Ilustración 21. Inercias, pares y velocidades en la turbina eólica, caja multiplicadora y generador eléctrico (Baquer, 2011) 
 
METODOLOGÍA 
40 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
Enunciando el momento cinético áxico, Ecuación 6 (Díaz de la Cruz & Sánchez, 2016), 
en función de la coordenada φ que representa el giro del sistema compuesto por la turbina 
eólica, la caja multiplicadora y el generador eléctrico, sus derivadas y la geometría de la masa 
del sólido rígido se obtiene: 
 
Ecuación 6. Momento cinético áxico 
Empleando el teorema del momento cinético áxico, obtenemos la conocida ley de 
variación del momento áxico: 
 
Ecuación 7. Ley de variación del momento áxico 
Por último, aplicando la ley de variación del momento áxico, Ecuación 7 (Díaz de la 
Cruz & Sánchez, 2016), al sistema eólico (Baquer, 2011), obtenemos: 
 
Ecuación 8.Ley de variación del momento áxico aplicado al sistema eólico 
Donde, 
- Tv es el par del viento 
- Tem es par electromagnético del generador 
- RT es la relación de transmisión o constante de transmisión 
 RT =
ωg
ω
 
- ω es la velocidad de giro de la turbina 
- JT1 es el momento de inercia total visto desde el primario 
En el bloque del sistema mecánico del modelo AG-DFIG, Ilustración 22, se emplea la 
Ecuación 8 aplicando el operador de Laplace y despejando la velocidad de giro de la turbina. 
Las entradas a este sistema mecánico son el par de la turbina y el par electromagnético del 
generador y las salidas son la velocidad de giro de la turbina y del generador. 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 41 
 
Ilustración 22. Sistema mecánico (Modelo de una masa) 
Para dicho modelo se ha utilizado una nomenclatura diferente a la anterior utilizada en 
la explicación de la Ecuación 8: 
- Tt es el par del viento o par de la turbina 
- Tg es par electromagnético del generador 
- n es la constante de transmisión 
 n =
ωbg
ωbt
 
- ωt es la velocidad de giro de la turbina 
- ωg es la velocidad de giro del aerogenerador 
- Jeq es el momento de inercia equivalente 
Jeq =
2∙Heq∙Pbase
ωt,base
2
 
Los valores de Pbase y ωt,base se recogen en Ilustración 14 
Heq es el parámetro de constante de inercia 
Sistema de control de velocidad con control de inercia virtual 
En la Ilustración 23 se observa que este bloque se compone de un seguimiento del punto 
de máxima potencia (MPPT) y del control de inercia virtual, los cuales se encuentran 
interconectados por el factor de inercia virtual (Fkopt). En el alcance de este proyecto no se 
encuentra el control de la frecuencia, por lo que el control de inercia virtual no va a ser 
explicado. 
METODOLOGÍA 
42 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
 
Ilustración 23. Sistema de control de velocidad con control de inercia virtual 
El objetivo del sistema de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) es 
obtener la potencia máxima y para ello se utiliza la Ecuación 9, que proviene de la Ecuación 3 
y la Ecuación 4, donde el valor de Kopt se recoge en la Ilustración 14. 
 
Ecuación 9. Seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) 
 La Ecuación 9 tiene una serie de restricciones de velocidad y potencia debido al 
funcionamiento del aerogenerador, ya que actúa según la curva de seguimiento del punto de 
máxima potencia, Ilustración 24. Comose puede observar en la Ilustración 24 la potencia 
mecánica, dependiendo del rango de velocidad de giro del generador (ωg[pu] = ωt[pu]), sigue 
unas ecuaciones u otras. En la Ecuación 10 se encuentran recopiladas las ecuaciones que sigue 
la potencia mecánica en función de la velocidad de giro del generador, dinámica de la curva 
MPPT. 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 43 
 
Ilustración 24. Característica MPPT con β = 0° (D.Ochoa & S.Martinez, 2016) 
 
Ecuación 10. Dinámica de la curva MPPT (D.Ochoa & S.Martinez, 2016) 
 Tras el cálculo de Popt en Simulink le procede un controlador proporcional-integral (PI), 
Ecuación 11, cuya finalidad es determinar el par electromagnético (Tem
∗) a ser alcanzado por 
el AG-DFIG. El controlador PI consta de dos partes la proporcional (P), P=Kpcv, y la integral 
(I), I=Kicv. Además, tiene unos límites de salida que son Tem.max =
Pg,max
ωg,max
 y Tem.min =
Pg,min
ωg,min
 . 
Los valores de Kpcv, Kicv, Pg,max, ωg,max, Pg,min y ωg,min se encuentran recogidos en la 
Ilustración 14. 
 
Ecuación 11. Controlador PI 
Dicho par (Tem
∗) en oposición con el par mecánico ejercido por la turbina eólica, Tt, 
define los puntos de equilibrio mecánico sobre la curva MPPT (D.Ochoa & S.Martinez, 2016). 
Una vez explicado el modelo electromecánico del AG-DFIG, en el siguiente apartado 
se describen las salidas de dicho modelo. 
METODOLOGÍA 
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Industriales (UPM) 
4.1.3. Salidas del AG-DFIG 
Las salidas del subsistema del modelo electromecánico del AG-DFIG son las siguientes: 
• Potencia activa generada por el DFIG (Pag) en por unidad 
• Velocidad angular (Wg) en por unidad 
• Ángulo de paso de pala (Beta, β) en grados 
• Modulo del desvío de frecuencia (CTRL) 
• Factor de inercia virtual (Fkopt) 
• Potencia mecánica desarrollada por la turbina (Pt) en por unidad 
CTRL y Fkopt se encuentran con un bloque terminador en su salida ya que como se 
explicó anteriormente la función de control de frecuencia se encuentra desactivada para este 
proyecto. 
Por lo tanto, las salidas más características o importantes son la potencia activa generada 
por el DFIG, la potencia mecánica desarrollada por la turbina, la velocidad angular y el ángulo 
de paso de pala. 
 
Ilustración 25. Variables de salida del Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para 
estudios de control primario de frecuencia 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 45 
En la Ilustración 25 se observa las gráficas de la potencia activa, la velocidad angular y 
el ángulo de paso de pala. 
La potencia mecánica crece de forma escalonada con la velocidad del viento incidente 
en el aerogenerador y al final de cada escalón la potencia mecánica se equilibra con la potencia 
activa. Así, al final de cada escalón, el valor de la potencia activa y el de la mecánica coinciden. 
La velocidad angular tras cada escalón experimenta una variación debido a la diferencia 
existente entre la potencia activa y la mecánica, esto se puede observar en la Ecuación 12, 
debido a que la velocidad angular es linealmente dependiente de la diferencia entre la potencia 
activa y la mecánica e inversamente proporcional al momento de inercia de la turbina eólica. 
 
Ecuación 12. Velocidad angular del Modelo Electromecánico del AG-DFIG 
Por último, el ángulo de paso de pala se ve modifico para evitar que exista una sobre-
velocidad y así hacer que la potencia activa no sobrepase 1 pu. Todo esto se realiza gracias al 
control de ángulo de paso de pala (CAPP). 
Los parámetros Ilustración 14. Parámetros del Modelo electromecánico simplificado de 
un aerogenerador basado en DFIG para estudios de control primario de frecuencia Pag, ωg y β 
de la Ilustración 25 son utilizados para la validación mediante comparación con el modelo de 
referencia “Wind Farm (DFIG Phasor Model)” (Gagnon, Saulnier, & (Hydro-Quebec)) de 
MATLAB/Simulink®. 
En el apartado 4.1.4 se procede al desarrollo y a la explicación de la validación del 
“Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para estudios de 
control primario de frecuencia”. 
4.1.4. Validación del Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador 
basado en DFIG para estudios de control primario de frecuencia 
El “Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para 
estudios de control primario de frecuencia” ha sido validado para la realización de estudios de 
control primario de la frecuencia mediante la comparación de sus salidas, entre las más 
importantes: la potencia activa, la velocidad de giro y el ángulo de paso de pala. 
El modelo de referencia escogido para la realización de la validación es “Wind Farm 
(DFIG Phasor Model)” (Gagnon, Saulnier, & (Hydro-Quebec)) de MATLAB/Simulink® el 
cual se muestra en la Ilustración 26. El modelo de referencia contiene el bloque “Wind Turbine 
Doubly-Fed Induction Generator (Phasor Type)” (Mathworks), el cual tiene en cuenta las 
dependencias eléctricas, electromagnéticas y mecánicas del funcionamiento de un 
aerogenerador doblemente alimentado. 
METODOLOGÍA 
46 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
 
Ilustración 26.Wind Farm (DFIG Phasor Model) (Gagnon, Saulnier, & (Hydro-Quebec)) 
A continuación, se procede a ilustrar los resultados obtenidos en esta validación. Para 
ello, se han comparado tanto el comportamiento permanente como el comportamiento 
transitorio de ambos modelos a estudiar. 
La comparativa del comportamiento permanente de ambos modelos se observa en la 
Ilustración 27, donde la potencia activa generada por el DFIG, la velocidad angular y el ángulo 
de paso de pala son las variables de validación para el modelo de viento de la Ilustración 15. 
 
Ilustración 27. Validación del modelo AG-DFIG 
 Modelo de aerogenerador adecuado para el estudio 
de controladores de parques eólicos de gran escala 
Julia López Roeznillo 47 
En la Ilustración 27 se demuestra que el modelo “Wind Farm (DFIG Phasor Model)” y 
el “Modelo electromecánico simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para estudios 
de control primario de frecuencia” actúan de manera idéntica en regímenes permanentes, por lo 
que queda validada su utilización. 
En cuanto al régimen transitorio, se puede observar en la Ilustración 28 la comparativa 
de las anteriores variables estudiadas para un viento constante de 14 m/s. En este escenario 
existen variaciones en el comportamiento de las anteriores variables estudiadas debido a la 
presencia de un desfase entre ellas. 
 
Ilustración 28. Validación del modelo del AG-DFIG en transitorios 
Debido a que el principal objetivo del “Modelo electromecánico simplificado de un 
aerogenerador basado en DFIG para estudios de control primario de frecuencia” es el estudio 
del comportamiento global de las variables fundamentales del AG-DFIG con un menor esfuerzo 
computacional, el régimen permanente predomina ante el régimen transitorio. 
Por tanto, se puede concluir que el funcionamiento del “Modelo electromecánico 
simplificado de un aerogenerador basado en DFIG para estudios de control primario de 
frecuencia” es válido para su utilización. 
METODOLOGÍA 
48 Escuela Técnica Superior de Ingenieros 
Industriales (UPM) 
4.2. Modelo simplificado de una interfaz de conexión a la red basada en un 
convertidor electrónico de potencia para estudios de red en régimen 
dinámico 
El objetivo de este modelo, Ilustración 35, es el desarrollo de un modelo de convertidor 
electrónico de potencia (CEP) con un menor esfuerzo computacional para estudios de red en 
régimen dinámico. 
Para un mejor entendimiento del modelo se procede primero a la explicación teórica de 
un convertidor