Mejora de la generación de potencia de una turbina eólica basada en el diseño de un algoritmo de control difuso y evolutivo

Abstract

La potencia de una turbina eólica es afectada por las constantes variaciones del viento, para ello se requiere el diseño y la aplicación de un control que permita mejorar el rendimiento de estas. El desarrollo de la presente tesis busca mejorar el rendimiento de una turbina eólica para el control de potencia. Para ello se desarrolla un controlador difuso e incorporando un algoritmo evolutivo por medio del control del ángulo de paso de las palas del rotor. Para poder conseguir los resultados de optimización es necesario conocer la dinámica del sistema. Por consiguiente, se modela matemáticamente con la finalidad de conocer el comportamiento de la turbina eólica, en algunos casos con ecuaciones conocidas como las del generador y en otras con aproximaciones como es el caso del coeficiente de potencia para el rotor eólico. Ello con el objetivo de realizar su respectiva simulación mediante el software de simulación matlab, en el cual se configuran diferentes parámetros y modos de interconexión de los sistemas. Finalmente, se realiza una comparativa entre los algoritmos de control diseñados, con la finalidad de seleccionar aquel que brinde la mejor performance en el control de potencia de la turbina eólica.

The power of a wind turbine is affected by the constant variations in wind; therefore, it is necessary to design and implement a control system that can enhance their performance. The objective of this thesis is to improve the power control performance of a wind turbine. To achieve this, a fuzzy controller is developed, incorporating an evolutionary algorithm to control the pitch angle of the wind rotor blades. To obtain optimization results, understanding the system's dynamics is crucial. Consequently, it is mathematically modeled to comprehend the behavior of the wind turbine. In some cases, well-known equations like those of the generator are employed, while in others, approximations are used, such as the power coefficient for the wind rotor. This is done with the aim of simulating the system using MATLAB simulation software. Different parameters and interconnection modes of the systems are configured. Finally, a comparison is made between the designed control algorithms to select the one that provides the best performance in power control for the wind turbine.