Resum
En la tesi es presenta un estudi sobre els sistemes de conversió d'energia eòlica (SCEE) de xicoteta i mitjana potència operand a velocitat variable, realitzant-se una anàlisi de l'estat de la tècnica quant a les diferents topologies existents, a més del modelatge de cada un dels elements i el seu efecte sobre la integració entre el convertidor de potència, generador elèctric i la turbina eòlica. Igualment s'estudien les principals tècniques d'estimació de velocitat i posició de rotor aplicada als generadors sincrònics d'imants permanents, demostrant que la tècnica de l'estimador simplificat de Kalman presenta el millor exercici en esta aplicació, També s'estudien les tècniques de control vectorial aplicat a generadors sincrònics d'imants permanents, concloent que la tècnica Id=0 és la que presenta millor rendiment. De la mateixa manera, s'estudien les estratègies de control per a convertidors de potència back-to-back, on els llaços de control de intensitat, velocitat i potència es dissenyen emprant les característiques dinàmiques de la turbina eòlica, a fi de sintonitzar els llaços de control amb la millor resposta dinàmica possible. Un altre aspecte important tractat en esta tesi, és l'estructura de control variable adoptada, la qual es modifica en funció de la regió en que treballe l'aerogenerador. L'estructura utilitza un algoritme de seguiment del punt de màxima potència (MPPT), i un llaç lineal de regulació de potència, passant d'un a un altre depenent del punt d'operació. Una altra contribució destacada de la tesi és la proposta d'un nou algoritme (MPPT), obtingut a partir del conegut Pertorbar i Observar (P&O), amb el qual s'aconsegueix reduir l'estrès mecànic del conjunt turbina-generador, la qual cosa es reflecteix en un previsible augment de la vida útil del GSIP. D'altra banda, s'ha dut a terme un estudi experimental del comportament estàtic del conjunt convertidor de potència-generador elèctric, que ha permès identificar, de manera efectiva, les prestacions del sistema en funció del punt d'operació. A més, s'ha dut a terme un estudi analític del intensitat dels condensadors de la DC-Link del convertidor, que ha permès efectuar una proposta d'optimització per mitjà de la sincronització dels senyals portadores dels moduladors PWM corresponents a les etapa rectificadora i inversora, respectivament. La conseqüència pràctica és que es poden reduir les pèrdues en els condensadors, o el que pot ser més interessant per al disseny, es poden implementar les etapes de potència amb un nombre reduït de condensadors. Tots els aspectes tractats en esta tesi han sigut comprovats experimentalment, realitzant assajos amb condicions ambientals simulades per mitjà d'un emulador eòlic experimental construït per aquest propòsit. Per la seua banda, l'etapa de control del prototip de convertidor back-to-back estudiat, ha sigut implementada per mitjà d'un DSP de coma fixa TMS320F2812.