Control turbina: Energías renovables

Control turbina: Energías renovables

1. Esclarecimiento al comportamiento del sistema por el sistema de ecuaciones        

Se hace una revisión de diversas fuentes y artículos sobre el estudio del comportamiento del sistema, así como sus variables y su respectivo modelado matemático. Se obtiene, la siguiente estructura de función de transferencia del sistema natural (comportamiento natural del sistema) en lazo abierto

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Ilustración 1 Esquema físico del sistema

El sistema presenta inicialmente un comportamiento no lineal que precede del tiempo de “arranque” () del agua o las ondas viajeras del agua, el tiempo de viaje de la onda (), el cambio o variación de la potencia mecánica () y el cambio o variación de posición de la compuerta del caudal hacia el generador (). [pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

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Ilustración 2 Modelo no lineal del sistema

Para garantizar la cantidad de potencia (energía) a la salida se comprende el balance de frecuencia que debe de haber entre la velocidad de entrada y la frecuencia de energía de salida del sistema, de modo que se pueden aplicar modelos linealizados basados en el siguiente modelo de primer orden (cita).

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Ilustración 3 Modelo linealizado del sistema

Según () se pueden hacer uso de los siguientes parámetros típicos para turbinas para este sistema linealizado en términos de función de transferencia.

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Ilustración 4 Valores típicos de los parámetros del sistema linealizado

Estos valores se asocian al desempeño de la turbina. Para un sistema ideal estos coeficientes corresponden y permiten a una reducción en la función de transferencia, tal que.

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Ilustración 5 Función de transferencia linealizada y simplificada

Cabe mencionar que para este caso en particular se determina un tiempo de arranque de agua de 4 segundos, tal que el sistema con sustitución numérica describiría el siguiente esquema.

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Ilustración 6 Sustitución numérica para el caso de la simulación.

1. Trabajo en Matlab

Tras esta obtención, se dispone del software de Matlab para el desarrollo de la identificación del sistema, la obtención de sus parámetros básicos para la realización del sistema de control de la planta. En Simulink se disponen los siguientes elementos para esta etapa.        

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Ilustración 7 Esquema de la Ft linealizada en Simulink

        Al disponer el sistema al Scope, se observa el comportamiento natural del sistema al que se expone y se pude convalidar con los autores la respuesta del sistema en lazo abierto.

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