Sistemas de Geração Eólica

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Una Introducción a los Sistemas 
de Generación Eólica 
Dr. Oscar Carranza Castillo 
1 
5 de abril de 2013 
Introducción 
Auge de las Energías Renovables para 
la obtención de Energía Eléctrica 
Alto Costo de los Combustibles Fósiles 
Fuentes Alternativas de Energía 
 
Energía Eólica 
Estudios de Lugares donde es viable 
colocar Aerogeneradores. 
 
2 Dr. Oscar Carranza Castillo 
Sistemas de Generación Eólica 
Aerogenerador 
Turbina Eólica 
Generador Eléctrico 
 
Aerogenerador 
Baja Potencia < 10 kW 
Mediana Potencia 10 kW 
hasta 1 MG 
Alta Potencia > 1 MW 
 
 
 
Generador
Eléctrico
Torre
Góndola
Caja 
Multiplicadora
Buje
Pala
Viento
3 Dr. Oscar Carranza Castillo 
Perfil del Viento 
Dr. Oscar Carranza Castillo 
Distribución del Viento 
Dr. Oscar Carranza Castillo 
Energía y Potencia del Viento 
Energía del Viento 
Potencia del aire en movimiento 
Flujo de masa del aire 
por segundo 
Área que barren las 
palas de la turbina 
Dr. Oscar Carranza Castillo 
Energía y Potencia del Viento 
Ecuación de continuidad 
del flujo de aire 
El viento al pasar por la turbina se 
frena, saliendo a una velocidad 
menor, pero siempre distinta de cero 
Ley de Betz → solo se puede 
convertir el 59.25% de la energía 
cinética del viento en energía 
mecánica. 
 
Límite de Betz 
Potencia en la turbina 
Dr. Oscar Carranza Castillo 
Coeficiente de Potencia Cp (λ,β) 
Límite de Betz 
Dr. Oscar Carranza Castillo 
Torque y Coeficiente de Potencia 
Torque en el eje de la 
turbina eólica 
Dr. Oscar Carranza Castillo 
Potencia en la turbina 
Dr. Oscar Carranza Castillo 
Potencia del Sistema de Generación Eólica 
 Región I: Turbina 
detenida 
 
 Región II: Extracción de 
Máxima Potencia 
 
 Región III: Limitación de 
Potencia 
 
 Región IV: Turbina 
Detenida 
 
 
Dr. Oscar Carranza Castillo 
Estrategia de Control del Sistema de 
Generación Eólica 
 Velocidad fija, Pitch fijo. Regulación pasiva 
 
 Velocidad fija, Pitch variable. Control del ángulo de paso 
(pitch angle control) y control de parada activa (active stall) 
 
 Velocidad variable, Pitch fijo. Regulación pasiva y Punto de 
operación (Cpmax) 
 
 Velocidad variable, Pitch variable. Control del ángulo de 
paso y control de parada activa 
 Dr. Oscar Carranza Castillo 
Modelo del Sistema Mecánico 
 
13 Dr. Oscar Carranza Castillo 
Generador Eléctrico 
Tipos de generadores 
 
 Generador de inducción (GI) 
 
 Generador de inducción de doble bobinado (GIDB) 
 
 Generador síncrono (GS) 
 
 Generador síncrono de imanes permanentes (GSIP) 
 
 Dr. Oscar Carranza Castillo 
Generador Eléctrico 
El voltaje y la frecuencia del generador depende de la 
velocidad del viento 
Características del GSIP 
Dr. Oscar Carranza Castillo 
Sistemas de Generación Eólica 
Generador de Inducción 
GIMultiplicadora Red
Eléctrica
Condensadores 
de compensación 
GIMultiplicadora
Inversor
Red
Eléctrica
Rectificador
DC-Link
Generador de inducción de 
doble bobinado 
GIDBMultiplicadora Red
Eléctrica
InversorRectificador
DC-Link
GIDBMultiplicadora Red
Eléctrica
InversorRectificador
DC-Link
Dr. Oscar Carranza Castillo 
Sistemas de Generación Eólica 
Generador síncrono 
Generador Síncrono de 
Imanes Permanentes 
GSMultiplicadora Red
Eléctrica
AC
InversorRectificador
DC-Link
DC
GSIP
Inversor
Red
Eléctrica
Rectificador
DC-Link
GSIP
Inversor
Red
Eléctrica
Rectificador
DC-Link
DC/DC
GSIP
Inversor
Red
Eléctrica
Rectificador
DC-Link
Dr. Oscar Carranza Castillo 
Convertidores en SGE con GSIP 
Convertidores AC/DC 
Rectificador No 
Controlado 
Rectificador 
Boost 
Rectificador 
Buck-Boost 
Rectificador 
Controlado 
Rectificador Boost 
𝐷𝐷1 𝐷𝐷2 𝐷𝐷3 
𝐷𝐷4 𝐷𝐷5 𝐷𝐷6 
GSIP
Inversor
Red
Eléctrica
DC-Link
Rectificador
No controlado
𝐶𝐶0 𝐶𝐶𝑖𝑖𝑖𝑖 
Convertidor Boost
18 
100 101 102 103 104-180
-135
-90
-45
0
Fa
se
 (g
ra
do
s)
 
 
Frecuencia (Hz)
-60
-40
-20
0
20
Frecuencia (Hz): 5000
Magnitud (dB): -43.4
M
ag
ni
tu
d 
(d
B)
Rectificador Boost Trifásico 
Con filtro de entrada LCL 
19 
 
Generador Síncrono
De Imanes Permanentes Inductor Boost
Condensadores para el 
Filtro de entrada
 
Considerando solo dos fases 
 
Estructuras de Control del 
Sistema de Generación Eólica 
20 
Inductor Boost
Condensadores 
para el Filtro de 
entrada
𝐷𝐷1 𝐷𝐷2 𝐷𝐷3 
𝐷𝐷4 𝐷𝐷5 𝐷𝐷6 
𝐶𝐶0 𝑉𝑉0 
𝐷𝐷𝐵𝐵 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑎𝑎 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝑎𝑎 
𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐶𝐶1 𝐶𝐶2 𝐶𝐶3 
𝑉𝑉0 
Vo
Inversor
Monofásico
Vo𝑉𝑉0 
𝑉𝑉𝑎𝑎 
𝑉𝑉𝐿𝐿 
𝐼𝐼𝑎𝑎 
𝐼𝐼𝐿𝐿 
GSIP
+ − 
+ 
− 
MPPT
+ − 
𝜔𝜔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 
 𝜔𝜔𝑚𝑚 
 
𝐼𝐼𝐿𝐿𝑐𝑐𝑖𝑖𝑐𝑐𝑟𝑟𝑐𝑐𝑐𝑐 Control de 
Velocidad 
Control de 
Corriente
(Torque) 
Estructura de Control de Velocidad 
Modelo del Rectificador Boost Trifásico 
Con filtro de entrada LCL 
21 
Generador Síncrono
De Imanes Permanentes Inductor Boost
Condensadores para el 
Filtro de entrada
𝐷𝐷1 𝐷𝐷2 𝐷𝐷3 
𝐷𝐷4 𝐷𝐷5 𝐷𝐷6 
𝐶𝐶0 𝑉𝑉0 
𝐷𝐷𝐵𝐵 𝐼𝐼0 𝐼𝐼𝐿𝐿 
𝑟𝑟𝑠𝑠 
𝐷𝐷 
𝑉𝑉𝐴𝐴 
𝑉𝑉𝐵𝐵 
𝑉𝑉𝐶𝐶 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑔𝑔𝑎𝑎 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑔𝑔𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑔𝑔𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝑔𝑔𝑎𝑎 
𝐿𝐿𝑔𝑔𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝑔𝑔𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑎𝑎 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝑎𝑎 
𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐶𝐶1 𝐶𝐶2 𝐶𝐶3 
𝑆𝑆 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑔𝑔𝑎𝑎 𝐿𝐿𝑔𝑔𝑎𝑎 
 
C
A
P
Parámetros 
Relación de la corriente del inductor boost en 
función del ciclo de trabajo 
22 
-20
-10
0
10
20
30
40
50
M
ag
ni
tu
d 
(d
B)
10-1 100 101 102 103 104 105-90
-45
0
45
90
Fa
se
 (g
ra
do
s)
 
 
Frecuencia (Hz)
150 rpm
300 rpm
450 rpm
600 rpm
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
M
ag
ni
tu
d 
(d
B)
100 101 102 103 104 105-450
-360
-270
-180
-90
0
90
Fa
se
 (g
ra
do
s)
 
 
Frecuencia (Hz)
mc=1
mc=2
mc=3
mc=4
mc=5
Control Modo Corriente Pico 
23 
 ETAPA DE POTENCIA
Estable 
Inestable 
200 300 400 500 600
3
4
5
6
7
8
Velocidades del generador [rpm]
Ín
di
ce
 d
e 
M
od
ul
ac
ió
n 
(m
c)
Control Modo Corriente Pico 
24 
Generador Síncrono
De Imanes Permanentes Inductor Boost
Condensadores para el 
Filtro de entrada
𝐷𝐷1 𝐷𝐷2 𝐷𝐷3 
𝐷𝐷4 𝐷𝐷5 𝐷𝐷6 
𝐶𝐶0 𝑉𝑉0 
𝐷𝐷𝐵𝐵 𝐼𝐼0 
𝑉𝑉𝐴𝐴 
𝑉𝑉𝐵𝐵 
𝑉𝑉𝐶𝐶 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑔𝑔𝑎𝑎 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑔𝑔𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑔𝑔𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝑔𝑔𝑎𝑎 
𝐿𝐿𝑔𝑔𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝑔𝑔𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑎𝑎 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝑎𝑎 
𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐶𝐶1 𝐶𝐶2 𝐶𝐶3 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑔𝑔𝑎𝑎 𝐿𝐿𝑔𝑔𝑎𝑎 
𝐼𝐼𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝑖𝑖 
Driver
𝑆𝑆𝑖𝑖 
+ 
+ 
Generador 
𝑆𝑆𝑟𝑟 de
RT
CT
RAMP
EAOUT
NI
INV
SS
ILIM
OUT
VC
VCC
GND
CLK
UC3823A
𝐼𝐼𝐿𝐿𝑐𝑐𝑖𝑖𝑐𝑐𝑟𝑟𝑐𝑐𝑐𝑐 
-30
-20
-10
0
10
20
30
M
ag
ni
tu
d 
(d
B)
 
 
100 101 102 103 104 105-180
-90
0
90
Fa
se
 (g
ra
do
s)
 
 
Frecuencia (Hz)
150 rpm
300 rpm
450 rpm
600 rpm
Control Modo Corriente Media 
Sensado en el inductor de potencia 
25 
Generador Síncrono
De Imanes Permanentes Inductor Boost
Condensadores para el 
Filtro de entrada
𝐷𝐷1 𝐷𝐷2 𝐷𝐷3 
𝐷𝐷4 𝐷𝐷5 𝐷𝐷6 
𝐶𝐶0 𝑉𝑉0 
𝐷𝐷𝐵𝐵 𝐼𝐼0 
𝑉𝑉𝐴𝐴 
𝑉𝑉𝐵𝐵 
𝑉𝑉𝐶𝐶 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑔𝑔𝑎𝑎 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑔𝑔𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑔𝑔𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝑔𝑔𝑎𝑎 
𝐿𝐿𝑔𝑔𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝑔𝑔𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑎𝑎 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝑎𝑎 
𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐶𝐶1 𝐶𝐶2 𝐶𝐶3 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑔𝑔𝑎𝑎 𝐿𝐿𝑔𝑔𝑎𝑎 
𝐼𝐼𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝑖𝑖 
𝑟𝑟𝑠𝑠 
𝑆𝑆𝑟𝑟 
+ + 
− 
𝐺𝐺𝑠𝑠𝑖𝑖(𝑠𝑠) 
Comparador
PWM
− 
𝑉𝑉𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 Driver
𝐼𝐼𝐿𝐿𝑐𝑐𝑖𝑖𝑐𝑐𝑟𝑟𝑐𝑐𝑐𝑐 
Estimador empleando Filtro Lineal de Kalman 
26 
Inductor Boost
Condensador
es para el 
Filtro de 
entrada
𝐷𝐷1 𝐷𝐷2 𝐷𝐷3 
𝐷𝐷4 𝐷𝐷5 𝐷𝐷6 
𝐶𝐶0 𝑉𝑉0 
𝐷𝐷𝐵𝐵 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑎𝑎 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝑎𝑎 
𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐶𝐶1 𝐶𝐶2 𝐶𝐶3 
𝑉𝑉0 
Vo
Inversor
Monofásico
Vo𝑉𝑉0 
+ 
- 
𝑉𝑉𝑎𝑎 
𝑉𝑉𝐿𝐿 
𝑉𝑉𝐿𝐿 
Estimador LKF 
𝜔𝜔𝑟𝑟 𝜔𝜔𝑚𝑚𝑟𝑟 
2/𝑖𝑖𝑝𝑝a𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝛼𝛼𝛼𝛼 
𝑉𝑉𝛼𝛼 
𝑉𝑉𝛼𝛼 
GSIP
Lazo de Velocidad 
27 
1
𝐽𝐽𝑠𝑠
 
𝑇𝑇�𝑚𝑚�𝑣𝑣�𝜔𝜔=0 𝑇𝑇�𝑚𝑚�𝜔𝜔�=0 𝑣𝑣�𝜔𝜔 
𝜔𝜔�𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 
𝐺𝐺𝜔𝜔 
𝑖𝑖�̂�𝑔
𝑖𝑖̂𝐿𝐿
 
𝑇𝑇𝜔𝜔(𝑠𝑠) 
𝑖𝑖�̂�𝑔 
𝑇𝑇𝑟𝑟�𝑖𝑖𝑔𝑔� 
𝐾𝐾 
𝜔𝜔�𝑚𝑚 
𝑅𝑅𝑖𝑖 
𝐹𝐹𝑃𝑃 
+ − 
�̂�𝑑 
𝑖𝑖�̂�𝐿𝑐𝑐𝑖𝑖𝑐𝑐𝑟𝑟𝑐𝑐𝑐𝑐 
𝐺𝐺𝑖𝑖𝑑𝑑 (𝑠𝑠) 
𝑇𝑇𝑖𝑖𝐿𝐿(𝑠𝑠) 
𝐻𝐻𝑟𝑟(𝑠𝑠) 
+ − 
+ − 
+ 
𝑇𝑇�𝑚𝑚 
+ 
LAZO DE CONTROL DE CORRIENTE
𝑖𝑖�̂�𝐿 
𝜔𝜔�𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 
𝐺𝐺𝜔𝜔 
𝑖𝑖�̂�𝑔
𝑖𝑖̂𝐿𝐿
 
𝑇𝑇𝜔𝜔(𝑠𝑠) 
𝑖𝑖�̂�𝑔 
𝐾𝐾 
𝜔𝜔�𝑚𝑚 
𝑖𝑖�̂�𝐿𝑐𝑐𝑖𝑖𝑐𝑐𝑟𝑟𝑐𝑐𝑐𝑐 
𝐺𝐺𝑖𝑖𝐿𝐿(𝑠𝑠) 
+ − 
𝑖𝑖�̂�𝐿 
𝐺𝐺𝜔𝜔𝑔𝑔(𝑠𝑠) 
Frecuencia (Hz)
10-2 10-1 100 101 102 103-270
-225
-180
-135
-90
-45
0
Fa
se
 (g
ra
do
s)
 
 -100
-50
0
50
M
ag
ni
tu
d 
(d
B)
 
 
𝜆𝜆 = 4 
𝜆𝜆 = 5 
𝜆𝜆 = 6 
𝜆𝜆 = 7 
Algoritmo de Búsqueda del Punto de Máxima 
Potencia del SGE 
28 
𝜔𝜔�𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 
𝜔𝜔�𝑚𝑚 𝑃𝑃�𝑐𝑐𝑜𝑜𝑐𝑐
𝜔𝜔�𝑚𝑚
 
𝑃𝑃�𝑐𝑐𝑜𝑜𝑐𝑐 
𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑇𝑇 
𝜔𝜔�𝑚𝑚
𝜔𝜔�𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟
 
𝐼𝐼𝑖𝑖𝑖𝑖𝐿𝐿𝑖𝑖𝑎𝑎𝐿𝐿𝑖𝑖ó𝑖𝑖 
𝑃𝑃𝑐𝑐𝑜𝑜𝑐𝑐 (𝑖𝑖 − 1) = 𝑃𝑃𝑐𝑐𝑜𝑜𝑐𝑐 (𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖) 
𝜔𝜔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 (𝑖𝑖 − 1) = 𝜔𝜔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 (𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖) 
∆𝜔𝜔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 = ∆𝜔𝜔𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑇𝑇 𝑠𝑠𝑖𝑖𝑔𝑔𝑖𝑖𝑐𝑐(𝑖𝑖 − 1) = 1 
𝐼𝐼𝑖𝑖𝑖𝑖𝐿𝐿𝑖𝑖𝑐𝑐 
∆𝑐𝑐 > 𝑐𝑐𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑇𝑇 
𝐶𝐶𝑎𝑎𝑐𝑐𝐿𝐿𝑜𝑜𝑐𝑐𝑎𝑎𝑟𝑟 
𝑃𝑃𝑐𝑐𝑜𝑜𝑐𝑐 (𝑖𝑖) ∆𝑐𝑐 = 0 
𝑃𝑃𝑐𝑐𝑜𝑜𝑐𝑐 (𝑖𝑖) ≥ 𝑃𝑃𝑐𝑐𝑜𝑜𝑐𝑐 (𝑖𝑖 − 1) 
𝑠𝑠𝑖𝑖𝑔𝑔𝑖𝑖𝑐𝑐(𝑖𝑖) = 𝑠𝑠𝑖𝑖𝑔𝑔𝑖𝑖𝑐𝑐(𝑖𝑖 − 1) 
𝑠𝑠𝑖𝑖𝑔𝑔𝑖𝑖𝑐𝑐(𝑖𝑖) = −𝑠𝑠𝑖𝑖𝑔𝑔𝑖𝑖𝑐𝑐(𝑖𝑖 − 1) 
𝜔𝜔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 (𝑖𝑖) = 𝜔𝜔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 (𝑖𝑖 − 1) + �𝑠𝑠𝑖𝑖𝑔𝑔𝑖𝑖𝑐𝑐(𝑖𝑖) ∙ ∆𝜔𝜔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 � 
𝑃𝑃𝑐𝑐𝑜𝑜𝑐𝑐 (𝑖𝑖 − 1) = 𝑃𝑃𝑐𝑐𝑜𝑜𝑐𝑐 (𝑖𝑖) 
𝜔𝜔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 (𝑖𝑖 − 1) = 𝜔𝜔𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 (𝑖𝑖) 
0 2 4 6 8 10 12-50
-25
0
25
50
75
100
125
150
175
 
 
Tiempo [s]
Po
te
nc
ia
 [W
]
𝜆𝜆 = 4 
𝜆𝜆 = 5 
𝜆𝜆 = 6 
𝜆𝜆 = 6.5 
𝜆𝜆 = 3.5 
𝜆𝜆 = 4.5 
𝜆𝜆 = 5.5 
Sistema de Generación Eólica 
Experimental 
29 
GSIPMI
Variador 
de 
frecuencia
Emulador de 
Aerogenerador
Velocidad
Encoder
Inductor Boost
Condensadores 
para el 
Filtro de entrada
𝐷𝐷1 𝐷𝐷2 𝐷𝐷3 
𝐷𝐷4 𝐷𝐷5 𝐷𝐷6 
𝐶𝐶0 𝑉𝑉0 
𝐷𝐷𝐵𝐵 
𝐼𝐼0 
𝐼𝐼𝐿𝐿𝑐𝑐𝑖𝑖𝑐𝑐𝑟𝑟𝑐𝑐𝑐𝑐 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝑎𝑎 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝑎𝑎 
𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝐶𝐶1 𝐶𝐶2 𝐶𝐶3 
𝐼𝐼𝐿𝐿 
𝑅𝑅𝑖𝑖 
Driver
𝑆𝑆𝑖𝑖 
+ 
+ 
Generador 
𝑆𝑆𝑟𝑟 de
RT
CT
RAMP
EAOUT
NI
INV
SS
ILIM
OUT
VC
VCC
GND
CLK
UC3823A
Vo
Inversor
Monofásico
Vo
𝐿𝐿𝑖𝑖𝑖𝑖𝑣𝑣 𝐿𝐿𝑟𝑟𝑟𝑟𝑑𝑑 
𝑅𝑅𝐶𝐶𝑟𝑟𝑟𝑟𝑑𝑑 
𝐶𝐶𝑟𝑟𝑟𝑟𝑑𝑑 
𝑅𝑅𝑟𝑟𝑑𝑑 𝑉𝑉0 
+ 
- 
DSP TMS320F28335 
Control Modo Corriente Pico
𝐼𝐼𝑟𝑟𝑟𝑟𝑑𝑑 
𝐼𝐼𝑟𝑟𝑟𝑟𝑑𝑑 
𝑉𝑉𝑟𝑟𝑟𝑟𝑑𝑑 
𝑉𝑉0 
Lazo de
Velocidad
Estimador
LKF
Modelo de la 
Turbina eólica
𝑉𝑉𝐿𝐿𝐿𝐿 
𝑉𝑉𝑎𝑎𝐿𝐿 
𝑉𝑉𝐿𝐿𝐿𝐿 
Velocidad del
variador
Velocidad
Estimada
𝐼𝐼𝐿𝐿 𝐼𝐼𝑎𝑎 
𝐼𝐼𝑎𝑎 
𝐼𝐼𝐿𝐿 MPPT
𝑇𝑇𝑟𝑟 𝑃𝑃𝑐𝑐𝑜𝑜𝑐𝑐 Velocidad 
de referencia
Encoder
Encoder
𝑉𝑉𝑎𝑎𝐿𝐿 
Sincronización con la Red Eléctrica
Control de la Corriente que se 
inyecta a la Red Eléctrica
Control del Voltaje de la
 DC-Link
Prototipo Experimental 
30 
0 10 20 300
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Espectro Armónico de 
la corriente a la salida 
del generador
Orden del Armónico
C
or
ri
en
te
 (A
)
Control Modo Corriente Pico 
Resultados Experimentales 
31 
Velocidad de 450 rpm y Potencia de 2 kW 
150 200 250 300 350 400 450 500 550 6000
500
1000
1500
2000
2500
Velocidad del generador [rpm]
Po
te
nc
ia
 [W
]
 
 
150 200 250 300 350 400 450 500 550 6000
0.5
1
Velocidad del Generador [rpm]
Fa
ct
or
 d
e 
Po
te
nc
ia
THDi
 
0
5
10
15
20
25
TH
D
i [
%
]
 
Rango de velocidades en el que trabaja el SGE
Potencia Máxima del Generador
Estimador de Velocidad empleando LKF 
Resultados Experimentales 
32 
(a) (b)
(c) (d)
(a) (b)
(c) (d)
Lazo de Velocidad 
Respuesta Experimental 
33 
(a) (b)
(b)(a)
(a) (b)
(c) (d)
THDi = 12.1 %THDi = 8.24 %
THDi = 7.61 %THDi = 5.41 %
Sistema de Generación Eólica 
Experimental 
34 
(a)
150 200 250 300 350 400 450 5000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
Po
te
nc
ia
 [W
]
velocidad del generador [rpm]
𝑉𝑉𝜔𝜔 = 6 𝑚𝑚 𝑠𝑠⁄ 
𝑉𝑉𝜔𝜔 = 10 𝑚𝑚 𝑠𝑠⁄ 
150 200 250 300 350 400 450 5000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Po
te
nc
ia
 
[W
]
velocidad del generador [rpm]
𝑉𝑉𝜔𝜔 = 6 𝑚𝑚 𝑠𝑠⁄ 
Dr. Oscar Carranza Castillo 
Muchas Gracias 
35 Dr. Oscar Carranza Castillo 
	Una Introducción a los Sistemas de Generación Eólica
	Número de diapositiva 2
	Número de diapositiva 3
	Número de diapositiva 4
	Número de diapositiva 5
	Número de diapositiva 6
	Número de diapositiva 7
	Número de diapositiva 8
	Número de diapositiva 9
	Número de diapositiva 10
	Número de diapositiva 11
	Número de diapositiva 12
	Número de diapositiva 13
	Número de diapositiva 14
	Número de diapositiva 15
	Número de diapositiva 16
	Número de diapositiva 17
	Número de diapositiva 18
	Número de diapositiva 19
	Número de diapositiva 20
	Número de diapositiva 21
	Número de diapositiva 22
	Número de diapositiva 23
	Número de diapositiva 24
	Número de diapositiva 25
	Número de diapositiva 26
	Número de diapositiva 27
	Número de diapositiva 28
	Número de diapositiva 29
	Número de diapositiva 30
	Número de diapositiva 31
	Número de diapositiva 32
	Número de diapositiva 33
	Número de diapositiva 34
	Número de diapositiva 35