Estudio de técnicas de control de rectificadores Boost Trifásicos con filtro LCL para reducción de la distorsión armónica en corriente, aplicadas al procesado eficiente de energía en aerogeneradores síncronos de imanes permanentes operando a velocidad variable

Abstract

La tesis se plantea como objetivo principal el estudio y la aplicación de técnicas de corrección de armónicos a sistemas de generación eólica de pequeña potencia, enfocando el problema desde el punto de vista del aerogenerador, esto es, centrando los objetivos en la etapa de entrada del convertidor de potencia utilizado, el cual está constituido por un rectificador trifásico pasivo, un convertidor dc-dc tipo boost y un inversor de conexión a red. Para reducir el factor THDi de las corrientes de salida del aerogenerador (lo que a su vez repercute en menores vibraciones provocadas por armónicos de par) y elevar el factor de potencia del mismo, el convertidor dc-dc opera en conducción discontinua, siguiendo un principio conocido y aplicado a rectificadores trifásicos con corrección del factor de potencia actuando como front-end de sistemas de alimentación con conexión a una red eléctrica de amplitud y frecuencia nominal fijas. La tesis propone como novedad destacada la extensión de este principio a aerogeneradores operando a velocidad variable, de manera que el rectificador trifásico opera con tensiones de amplitud y frecuencia variables en un rango muy extenso. Para operar en conducción discontinua se requiere añadir un filtro LCL resonante en la salida del aerogenerador, por lo que el estudio riguroso de la estabilidad de los controles de corriente utilizados es crítico. Adicionalmente, se tienen en consideración otras cuestiones de relevancia en el contexto estudiado, como son una comparativa de algoritmos estimadores de la velocidad del aerogenerador en condiciones ruidosas de sensado (debido a la conducción discontinua), y el estudio de una estructura de control que permite implementar los algoritmos de búsqueda de la máxima potencia del aerogenerador sin degradar significativamente las prestaciones alcanzadas mediante las técnicas propuestas. Los resultados analíticos han sido validados experimentalmente mediante un prototipo de sistema de generación eólica de 2k