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Divulgation Investigation, desarrollo e innovation tecnologica de sistemas de control de aerogeneradores l| Investigation, desarrollo e innovation tecnologica de sistemas de control de aerogeneradores Raul Garduno Ramirez, Arnulfo Antelmo Rodriguez Martinez, Marino Sanchez Parra, Miguel Angel Martinez Morales, Maria Aurora Hernandez Cuellar, Indira Xochiquetzal Alcaide Godinez, Victor Genaro Re Lopez y Roberto Hernandez Gonzalez Abstract C ontrol systems constitute the brain and the nervous system of modern machines, such as wind turbine generators (TGE by its acronym in Spanish). TGEs can work efficiently, safely and almost autonomously, thanks to the control systems with which they are equipped. Conversely, any malfunctioning of the control system may cause failure or damage of a component, a subsystem or even destruction of the TGE itself. This paper introduces some basicfacts about genera tion of electric power from wind energy in the world and Mexico, wind turbogenerators and their most relevant technologies, TGE control systems, and R&TD+I about TGE control systems performed at the Instituto de Investiga- ciones Electricas. Introduccion La energia eolica representa actualmente, una de las alternativas mas viables para la generacion electrica con energia remo vable. La transition de molinos de viento que suministran energia mecanica a turbinas eolicas generadoras de electri- cidad, comenzo alrededor del ano 1900 en los Estados Unidos y Dinamarca. En 1930 se analizo su conexion a la red electrica, sin embargo, con la aparicion de los radios de transistores de escaso consumo de energia mediante el uso de pilas, se enfoco la aplicacion de los aerogeneradores a la carga de baterias de vehiculos de campo. El sistema de control de un aeroge- nerador constituye el cerebro de la maquina; su objetivo es garantizar su operation segura y eficiente, asi como salvaguardar su integridad fisica. A partir de 1973 resurgio la energia eolica en Europa y en Estados Unidos, debido a la disminucion de los hidrocarburos, al incremento en la demanda emergetica y a la preocupacion para la reduction de la creciente contamination ambiental. Con el avance de la electronica de potencia en las ultimas tres decadas, la tecnologia para convertir la energia del viento en electri- cidad ha avanzado significativamente en eficiencia, cos to y confiabilidad. Este tipo de generacion es hoy en dia la de mayor penetration en el mercado de las energias removables, con tasas de creci- miento anual supehores al 35%, de acuerdo con information del Consejo Eolico Mundial (GWEC por su siglas en ingles) (GWEC, 2012). A finales de 2011 se alcan- zaron 238.351 GW de capacidad de gene ration eolica instalada en todo el mundo (figura 1). China es el pais que ocupa el primer lugar con 62.733 GW, superando a los Estados Unidos que cuentan con una capacidad de generacion instalada de 46.999 GW En Europa, Alemania se situo en tercerlugar con 29.060 GW y Espana en el cuarto lugar con 21.674 GW En quinto lugar esta la India con 16.084 GW Otras nationes en desarrollo tambien han aumen- tado su capacidad eolica. Por ejemplo, en Latinoamerica, Brasil llego a 1.509 GW; en Africa, Egipto alcanzo 550 MW y Marruecos 291 MW; en Europa, Rumania 59 MW, Polonia 245 MM) Croatia 20 MW y Estonia 48 MW

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DivulgationInvestigation, desarrollo e innovation tecnologica de

sistemas de control de aerogeneradores

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Investigation, desarrollo e innovation tecnologica de sistemas de control de aerogeneradores

Raul Garduno Ramirez, Arnulfo Antelmo Rodriguez Martinez, Marino Sanchez Parra, Miguel Angel Martinez Morales, Maria Aurora Hernandez Cuellar, Indira Xochiquetzal Alcaide Godinez,

Victor Genaro Re Lopez y Roberto Hernandez Gonzalez

Abstract

Control systems constitute the brain and the nervous system of modern machines, such as wind turbine generators (TGE by its acronym in Spanish).

TGEs can work efficiently, safely and almost autonomously, thanks to the control systems with which they are equipped. Conversely, any malfunctioning of the control system may cause failure or damage of a component, a subsystem or even destruction of the TGE itself. This paper introduces some basic facts about genera­tion of electric power from wind energy in the world and Mexico, wind turbogenerators and their most relevant technologies, TGE control systems, and R&TD+I about TGE control systems performed at the Instituto de Investiga- ciones Electricas.

Introduccion

La energia eolica representa actualmente, una de las alternativas mas viables para la generacion electrica con energia remo­vable. La transition de molinos de viento que suministran energia mecanica a turbinas eolicas generadoras de electri- cidad, comenzo alrededor del ano 1900 en los Estados Unidos y Dinamarca. En 1930 se analizo su conexion a la red electrica, sin embargo, con la aparicion de los radios de transistores de escaso consumo de energia mediante el uso de pilas, se enfoco la aplicacion de los aerogeneradores a la carga de baterias de vehiculos de campo.

El sistema de control de un aeroge- nerador constituye el cerebro de la maquina; su objetivo es garantizar su operation segura y eficiente, asi como salvaguardar su integridad fisica.

A partir de 1973 resurgio la energia eolica en Europa y en Estados Unidos, debido a la disminucion de los hidrocarburos, al incremento en la demanda emergetica y a la preocupacion para la reduction de la creciente contamination ambiental. Con el avance de la electronica de potencia en las ultimas tres decadas, la tecnologia para convertir la energia del viento en electri- cidad ha avanzado significativamente en eficiencia, cos to y confiabilidad.

Este tipo de generacion es hoy en dia la de mayor penetration en el mercado de las energias removables, con tasas de creci- miento anual supehores al 35%, de acuerdo con information del Consejo Eolico Mundial (GWEC por su siglas en ingles) (GWEC, 2012). A finales de 2011 se alcan- zaron 238.351 GW de capacidad de gene­ration eolica instalada en todo el mundo (figura 1). China es el pais que ocupa el primer lugar con 62.733 GW, superando a los Estados Unidos que cuentan con una capacidad de generacion instalada de 46.999 GW En Europa, Alemania se situo en tercerlugar con 29.060 GW y Espana en el cuarto lugar con 21.674 GW En quinto lugar esta la India con 16.084 GW Otras nationes en desarrollo tambien han aumen- tado su capacidad eolica. Por ejemplo, en Latinoamerica, Brasil llego a 1.509 GW; en Africa, Egipto alcanzo 550 MW y Marruecos 291 MW; en Europa, Rumania 59 MW, Polonia 245 MM) Croatia 20 MW y Estonia 48 MW

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Esta tecnologia se esta expandiendo mas alia de los tradicionales mercados de los paises ricos y se espera que su desarrollo continue no solo en Asia, sino tambien en Latinoamerica, principalmente Brasil y Mexico, y en Africa.

La generation de energia electrica a partir de la energia del viento es una alterna- tiva viable para satis facer buena parte de la necesidad de energia electrica en el mundo, con las siguientes ventajas: 1) Es energia limpia que no produce gases toxicos que contribuyen al calentamiento global y 2) La fuente de energia se renueva cons tan temente y no tiene cos to.

Energia eolica en Mexico

En 2010 se estirno que el potential de generation eolica en Mexico es de 71,000 MW, con lo cual podria generarse toda la energia electrica requerida en el pais. Las regiones con mayor potential eolico se encuentran en la Peninsula de California, Sinaloa, Zacatecas, Hidalgo, Tamaulipas, Veracruz, Oaxaca y en la Peninsula de Yucatan (Acosta, 2006) (figura 2). El mayor potential eolico se concentra en el Estado de Oaxaca y se estirna en 33,200 MW en la zona del Istmo de Tehuantepec, que es una de las zonas con mejores condiciones eolicas en el mundo.

La capacidad de generation instalada en Mexico pas6 de 2 MW en 1994 a 773 MW en 2012. Se preve que en 2014 llegara a 6,792 MW y se espera que para 2026, la capacidad eoloelectrica total instalada sea de 20,900 MV) aportando el 5.3% del total de la energia electrica requerida (SENER, 2012) (figura 3). En 2011, la Secretaria de Energia (SENER) otorgo permisos para la construction de proyectos eolicos por

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Figura 1. Capacidad anual de generacion eolica instalada en el mundo en el periodo 2003-2011.

Figura 2. Regiones con mayor potential de generacion eolica en Mexico.

2,069 MW de los cuales cerca del 50% ya se encuentra en construction. En la region de La Ventosa, Oaxaca, se encuentran en desarrollo tres parques eolicos: La Venta III, Oaxaca I y Oaxaca IV, con una capa­cidad de 307 MW para entrar en opera- cion en 2012. Para los siguientes anos se tienen contemplados otros proyectos

eolicos en las principales regiones con capacidad de generacion eolica en el pais, por ejemplo, en Baja California se tienen proyectadas las centrales eoloelectricas La Rumorosa I, II y III. En la mayoria de los proyectos de generacion eolica por desa- rrollarse se preven parques de generacion de 100 MW en promedio.

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sistemas de control de aerogeneradores

25,000

20,000

10,000

5,000

Figura 3. Proyeccion para el periodo 2012 — 2026 de la capacidad estimada de genera­tion eolica en Mexico.

Aerogeneradores y parques eolicos

Un aerogenerador es una maquina formada principalmente por una turbina eolica y un generador electrico. La turbina eolica transforma la energia tinetica del viento en energia mecanica rotational, la cual es transformada en energia electrica por el generador. Existen dos tipos de aerogene­radores segun su eje de rotation: horizontal y vertical. Por motives de eficiencia y mayor rendimiento, el tipo de aerogenerador mas utilizado en la actualidad es el aerogene­rador de eje horizontal, en el cual, el eje de rotation se encuentra paralelo al suelo. Este tipo de aerogeneradores tienen su eje de rotation principal en la parte superior de una torre y necesitan un mecanismo de orientation para hacer ffente a los cambios bruscos en la direction del viento.

Las partes principales de un aerogene­rador de eje horizontal (figura 4) son las siguientes:• Rotor: Su funcion es trans format

la energia tinetica del viento en un par mecanico de torsion en el eje del

equipo. La velocidad de rotation se encuentra acotada pot parametros del diseno estructural, siendo la velo­cidad de punta de las asp as el principal indicador.Gondola o nacelle: Sirve de aloja- miento para los elementos mecanicos y electricos (caja multiplicadora, gene­rador electrico, modules de control, etc.) del aerogenerador.Caja de engranajes o multiplicadora: Puede estar presente o no. Trans- forman la baja velocidad del eje del rotor en alta velocidad de rotation, en el eje del generador electrico. Generador electrico: Existen dife- rente tipos, dependiendo del diseno del aerogenerador: sincronos o asin- cronos, jaula de ardilla o doblemente alimentados, con excitation o con imanes permanentes. Este equipo convierte la energia en electricidad. Torre: Ubica a la gondola a una mayor altura, donde los vientos son de mayor intensidad, permitiendo el giro de las aspas. Su diseno estructural soporta el peso de los equipos contenidos en la gondola del aerogenerador.

Figura 4. Aerogenerador trip ala de eje horizontal.

• Sistema de control: Se hace cargo del funcionamiento seguro y eficiente del equipo, controla la orientation de la gondola, la position de las aspas y la potencia total entregada por el equipo.

En un parque eolico, los aerogeneradores deben set colocados de manera optima y en funcion de divers as variables, como la ubicacion de la infraestructura exis- tente (accesos y red electrica), la viabilidad economica, los impactos ambientales y la production de energia. Las turbinas deben situ arse a cierta distancia unas de las otras, en terminos de aerodinarnica, porque el paso del viento por las aspas de un aeroge­nerador genera turbulencias en el mismo. Como norma general, la separation entre aerogeneradores en un parque eolico es de 5 a 9 diametros de rotor en la direction de los vientos dominantes y de 3 a 5 diame­tros de rotor en la direction perpendi­cular a los viento s domin antes. La figura 5 muestra una fila de aerogeneradores insta- lados en la central eoloelectrica La Venta.

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Tecnologias de aerogeneradores

Las tecnologias de aerogeneradores mas utilizadas constan de una turbina eolica de eje horizontal, con diferentes tipos de generadores electricos (Marques, 2003), los cuales son: 1) Generador de induccion doblemente alimentado (DFIG), 2) Gene­rador de induccion de jaula de ardilla (IG), 3) Generador sincrono de imanes perma- nentes (PMSG) y 4) Generador sincrono de rotor devanado (SG). Usualmente, estos aerogeneradores constan de una turbina eolica trip ala de eje horizontal, con capacidad de operation a velocidad variable, una caja de engranes multiplica- dora de velocidad, un generador electrico, un convertidor electronico de frecuencia de potencia partial o total y un trailsfor- mador para la conexion a la red electrica, como se muestra en la figura 6.

En todos estos tipos de aerogeneradores, la energia tinetica del viento es capturada por las asp as de la turbina y transformada en energia mecanica rotational de baja velocidad. La energia mecanica se trans- fiere mediante la caja de engranes a una velocidad mas alta al generador electrico, para ser convertida en energia electrica.

En un aerogenerador DFIG se produce energia electrica en los de van ados del estator y del rotor. La energia producida en el estator tiene la frecuencia de la red electrica (60 Hz en Mexico) y la producida en el rotor tiene una frecuencia variable dependiendo de la velocidad del viento. La energia electrica de frecuencia variable es convertida a la frecuencia de la red electrica por el convertidor electronico. Finalmente, ambos flujos de potencia se sum an y son alimentados a la red electrica

a traves de un transformador de potencia. En los aerogeneradores IG, PMSG y SG se produce energia electrica de frecuencia variable, en fun cion de la velocidad del viento en los devanados del estator. Esta energia es convertida a frecuencia fija por el convertidor electronico de potencia y posteriormente se transfiere a la red electrica, a traves del trasformador de potencia.

Cada tecnologia tiene sus ventajas y desventajas relativas al costo, tamano y peso de los equipos, calidad de la energia electrica, confiabilidad y mante- nimiento (Polinder, 2005). La tecnologia DFIG utiliza un convertidor electronico cuya potencia equivale a un tercio de la potencia total del generador, mientras que las otras tres tecnologias descritas uhlizan un convertidor de potencia completa, lo cual representa mayor costo y tamano de este equipo. Ademas, el DFIG es 25% mas barato que el IG. Por otro lado, el SG es el unico que necesita un sistema de excitation. Una ventaja del PMSG es que la excitation del generador no es afectada por transitorios externos de la red.

Control de aerogeneradores

El sistema de control (SC) de un aeroge­nerador (TGE) const!tuye el cerebro de la maquina. Su objetivo es el de garantizar la operation segura y eficiente del TGE, asi como salvaguardar su integhdad fisica. En forma general, el SC de un aerogenerador contempla un sistema de control sequen­tial (SCS) y un sistema de control regula­tors (SCR).

El SCS verifica el cumplimiento de una serie consecuhva de acciones y permisivos, y con base en ello toma acciones para posicionar al TGE en uno de los estados operatives (EO), incluidas en todas las fases de su operation. Asimismo, realiza la transition entre los diferentes EO de la maquina, dishnguiendo entre las distintas situaciones de emergencia y condiciones de seguridad que se presentan ante contingen- cias en la operation del TGE. Los cambios de un EO a otro se realizan mediante una petition del usuario a traves de la terminal de operation, o porque se produce alguna alarma que obliga al sistema a la existencia de un cambio de EO. Cuando se presentan

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sistemas de control de aerogeneradores

Turbina stiica Gertsfador

a) Doblemente alimentado (DFIG).

b) Induccion de jaula de ardilla (IG).

c) Smcrono de imanes permanentes (PMSG).

Turbina efllica Ganerador Convartidor Transforma-dor

d) Smcrono de rotor devanado (SG).

varias alarmas en forma simultanea, el SCS situara a la maquina en el EO mas restric­tive de todas ellas.

En forma general, un TGE puede estar en cualquiera de los siguientes EO: dispo- nible, marcha, listo, generando, fuera de servicio: paro, emergencia o manteni- miento (figura 7).

• Disponible: El aerogenerador esta disponible cuando no hay ninguna alarma activa y por lo tanto el TGE puede entrar en operacion. En este EO, el sistema de orientacion esta active.

• Marcha: El TGE entra en este EO, cuando el operador da la orden de arrancar, con lo cual el SCS inicia la secuencia de arranque y lleva a la maquina hasta un punto, antes de alcanzar las condiciones de sincronismo.

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Figura 6. Tipos de aerogenerador.Figura 7. Estados operatives tipicos de un aerogenerador.

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• Listo: El aerogenerador entra en este EO, si al dar la orden de arranque o marcha la velocidad del viento esta por debajo de una velocidad minima de operation. En este caso, el aeroge­nerador se quedara en un estado tran- sitorio de “listo”, orientandose conti- nuamente con la direction del viento y esperando solamente a que se den las condiciones de viento para continuar con la secuencia de arranque, hasta conectarse a la red (EO: Generando).

• Generando: Si se dan todas las condi­ciones para continuar con la secuencia de arranque y se alcanzan las condi­ciones de sincronismo, el aerogene­rador se conecta a la red y genera potencia electrica.

• Fuera de servicio: Un TGE puede estar fuera de servicio y pasar a un EO de paro o de emergencia.

• Paro: Un aerogenerador pasa al EO de paro cuando se encuentra gene­rando y sale de operation por un paro normal. Este paro puede set a solicitud del operador o por la activation de alguna alarma. Sale de este EO cuando se corrige el problema que origino la alarma, se realiza el reconotimiento de alarmas y el operador solicita el cambio.

• Emergencia: El TGE pasa a un estado de emergencia cuando esta generando y el operador activa un boton de paro de emergencia, o por la activation de alguna alarma de emergencia.

• Mantenimiento: Un TGE puede estar en mantenimiento ya sea preventive, o por la existencia de problemas en alguno de sus componentes.

En cuanto al SCR, su implementationdebe cumplir con los siguientes objetivos:Captura eficiente de la energia disponibleen el viento para todo el tango de veloci-

dades de operation; limitation de las cargas mecanicas din arnicas excesivas y mitigation de las cargas transitorias; cumplimiento de los estandares de calidad de energia y satis­faction de los requerimientos del codigo de red vigente (Bianchi, 2007). Para lograr lo anterior, el SCR incluye el control de orientation de la gondola, el control de la position angular de las aspas (pitch), el control del generador electrico y el control del convertidor de potencia. El sistema de control para el caso de un aerogenerador DFIG se muestra en la figura 8.

El sistema de control de orientation tiene por objetivo alinear el eje del rotor, es decir, la position de la gondola con la direction del viento, con la fina- lidad de que las fuerzas de empuje y de levantamiento sean transmitidas lo mas uniformemente posible a todo el tren de potencia y aprovechar al maximo la energia disponible del viento, ayudando con ello a minimizar los esfuerzos en los componentes mecanicos. El proposito del sistema de control de la position angular

de las aspas es ajustar dicho angulo, en funcion de la velocidad del viento para cambiar la fuerza aerodinarnica en las aspas y regular la potencia producida por la turbina eolica.

En el modo de operation a velocidad variable con position angular variable, el control de la turbina se programa para operar a velocidad variable y con una position angular fija, este esquema es para velocidades de viento por debajo de la velocidad nominal, o bien, a velocidad constante y position angular variable, para velocidades de viento por arriba de la velo­cidad nominal. La operation a velocidad variable permite maximizar la captura de energia a bajas velocidades de viento, mientras que la operation con position angular variable permite regular la potencia de salida a velocidades de viento por arriba de la velocidad nominal. Como resultado se obtiene una curva de operation (figura 9), en la que se muestra la potencia produ­cida por un aerogenerador, en funcion de la velocidad del viento.

Figura 8. Sistemas de control de un aerogenerador.

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sistemas de control de aerogeneradores

En general se tienen dos estrategias basicas de control de la turbina eolica: Control a potencia constante y control a torque cons- tante. En la primera, el sistema de control regula la potencia de salida del aeroge- nerador, de tal forma que la potencia sea constante para velocidades de viento arriba de la velocidad nominal. En la segunda, el sistema de control bene como objetivo mantener constante el torque producido por la turbina para velocidades de viento arriba de la velocidad nominal (figura 10). La ventaja principal del control de torque es que se reducen los esfuerzos mecanicos de los componentes del tren de potencia, reduciendo con ello el numero de fallas y los costos de mantenimiento.

El control del convertidor de potencia AC-DC-AC puede realizar varias funciones. El convertidor del lado maquina funciona generalmente como un rectificador. El sistema de control puede regular el flujo de potencia o el torque contra-electromotriz en el generador de una manera muy rapida y precis a, lo cual permite equilibrar la potencia o el par aplicado por la turbina a la flecha del generador. El control del conver- tidor del lado red puede us arse para regular la potencia reactiva, el voltaje de salida del aerogenerador o el factor de potencia.

Asimismo, el control de los convertidores puede incluir los elementos necesarios para evitar la desconexion de la red, debido a un hueco de tension (figura 11) y con ello satis facer los requerimientos de los codigos de red (figura 12).

El control del convertidor de potencia tambien puede us arse para reducir las varia- ciones de la frecuencia y del voltaje en el punto de conexion a la red y la emision de parpadeo (flicker), originados por la varia­tion de la velocidad del viento y causantes de la baja calidad de la energia que tipica- mente suministran los aerogeneradores.

Grupo de I+DT+i en control de aerogeneradores

La Gerenda de Control, Electronica y Comunicaciones del Instituto de Investi- gaciones Electricas cuenta con un grupo de investigation enfocado al desarrollo de sistemas de control para aerogenera­dores. Este grupo termino en diciembre de 2010, un proyecto para la Comision Federal de Electricidad (CFE), en el que se monitored durante mas de un ano, la operation de un aerogenerador de 850 kW en la central eoloelectrica La Venta, en la region de la Ventosa en el Istmo de Tehuan­

tepec, Oaxaca. El objetivo del proyecto fue recabar information de las variables que caracterizan el comportamiento de la maquina y que permiten establecer las condiciones de operation que pueden dar origen a fallas en los equipos, asi como la identification de las estrategias del sistema de control. Se instrumento un aerogene­rador para medir las variables, se insta- laron dos sistemas de adquisicion de datos y se equipo para transmitir la information recabada hasta las instalaciones del HE en Cuernavaca, Morelos. Con los resultados de este proyecto, la CFE podra mejorar sus practicas operativas y de mantenimiento para obtener mayores beneficios tecnicos, economicos y ambientales del parque eolico.

Actualmente, este grupo de investigadores esta desarrollando el sistema de control para un aerogenerador de 1.2 MW con financiamiento del CONACYT. Adicio- nalmente, el grupo cuenta con una amplia gama de capacidades tecnicas entre las que se encuentrail las siguientes: a) Monitoreo y diagnostico de la operation de aeroge­neradores, b) Especificacion de equipos, sensores y actuadores e integration de sistemas de control, c) Diseno y desa­rrollo de interfaces de operation (IF1M) de aerogeneradores, d) Diseno de estrategias

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Figura 9. Curva tipica de potencia-velocidad de un aerogene­rador de operation a velocidad variable.

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Figura 10. Esquema generico de control de torque constante y potencia constante para un aerogenerador.

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Figura 11. Hueco de tension y respuesta de un aerogenerador I Figura 12. Especificacion del umbral minirno de caida de tension DFIG con crowbar activo.___________________________________ [ que debe soportar un aerogenerador sin salir de operacion._____

de control retroalimentado y secuencial de aerogeneradores, e) Diseno y super­vision tecnica de pruebas de aceptacion en fabrica (FAT), instalacion, pruebas de aceptacion en sitio (SAT) y puesta en servicio de sistemas de control, f) Curs os de capacitacion de operacion y manteni- miento del sistema de control y g) Mode- lado y simulation de aerogeneradores para desarrollo de sistemas de control.

Perspectivas de I+DT+i en control de aerogeneradores

Un aerogenerador es un sistema complejo con grande s estructuras flexible s que trabaja bajo condiciones ambientales turbu- lentas e impredecibles, y esta sujeto a las demandas variables de una red electrica a la cual esta interconectado. La eficiencia y confiabilidad de un aerogenerador depende fuertemente de las caracteristicas del sistema de control con que esta equipado.

Para optimizar la operacion y el manteni- miento de un aerogenerador es necesario desarrollar sistemas de control de alto desempeno que regulen, de una manera coordinada, la orientation de la gondola, la

position angular de las aspas, la velotidad del rotor, el torque mecanico, el par contra- electromotdz, las potentias activa y reactiva generadas y el factor de potentia. Sistemas de control que supervise!! y mantengan en zona segura las corrientes, voltajes y tempe- raturas de los componentes electricos, los torques, esfuerzos y deformationes de los componentes mecanicos, asi como las varia- tiones de voltaje, sobrecargas y contenido armonico de los componentes electronicos. Sistemas de control que tomen en cuenta las grandes no linealidades y los problemas de estabilidad en la din arnica de un aerogene­rador, debidos a la interaction de los subsis- temas aerodinamico, mecanico, electrico y electronico, asi como los objetivos de opti­mization de la generation de energia, estra- tegias de reduction de cargas y esfuerzos, los requerimientos de confiabilidad y disponi- bilidad, y la incertidumbre de los modelos matematicos.

Aditionalmente, el cretiente nivel de penetra­tion de la energia eoloelectrica en las redes electricas ha ere ado nuevos problemas y retos tecnicos entre los que se incluyen: Respuesta a huecos de tension de la red, control de frecuentia y potentia activa,

regulation del voltaje y la potentia reac­tiva, restauration de los servicios de la red despues de caidas de potentia, prediction del viento, etc. Esto ha resultado en la nece- sidad imperante de desarrollar nuevas solu- ciones de control para aerogeneradores que combinen control no lineal, tecnicas adap- tivas, metodologias robustas, estrategias de reparto de carga, leyes predictivas, control multivariable y control inteligente.

Referencias

GWEC. Global Wind Statics 2011, Febrero 2012.

SENER. Estrategia Nacional de Energia 2012-2026, Febrero 2012.

Acosta T. A. Parque Eolico en el Istmo de Tehuantepec, CFE, septiembre 2006.

Marques J., Pmheno H., Griindlmg H. A., Pmheno J. R. y Hey H. L. A survey on variable-speed wind

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Polinder H., De Haan S. W. H., Dubois M. R. y Slootweg J. G. Basic Operation Principles and Electrical Conversion Systems of Wind Turbines, EPE Journal, Vol. 5, No. 4, Raises Bajos, 2005.

Bianchi D. F, De Battista H. y Mantz R. J. Wind Turbine Control Systems. Principles, Modelling and Gain SckaWfMgDes%?%, Springer-Verlag, 2007.

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sistemas de control de aerogeneradores55

RAUL GARDUNO RAMIREZ [rgBnZww (5)06.##?%%]Doctor en Filosofia por la Pennsylvania State Univer- s#y en el aho 2000. Maestro en Ciencias por el CINVESTAV-IPN en 1987. Ingeniero Electricista por la ESIME-IPN en 1985. En 1986 trabajo en el Laboratono Nacional de Ingemerfa Mecamca de Japon. Desde 1987 trabaja en el Instituto de Inves- tigaciones Electricas, en la Gerencia de Control, Electronica y Comunicaciones, en el desarrollo de sistemas de control para centrales electricas. Sus areas de investigacion incluyen sistemas de control inteligente, optimizacion dinamica multiobjetivo y control de turbogeneradores. Ha publicado dos libros, cinco capitulos de libros y mas de ochenta articulos tecnicos. Es autor del libro: Fossil-Fuel Power Plant Control: An Intelligent Hybrid Approach. Es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI), Sistema Estatal de Investigadores (SEI) en Morelos y Senior Member del IEEE.

ARNULFO ANTELMO RODRIGUEZ MARTINEZ

Maestro en Ciencias en Control por el CENIDET en 2004. Ingeniero en Comunicaciones y Electronica por la ESIME-IPN1 en 1987, ano en que ingreso al HE, a la Gerencia de Control, Electronica y Comu- nicaciones, donde ha participado y dirigido diversos proyectos de modernization de sistemas de control e instrumentacion para PEMEX y la CFE, en proyectos de desarrollo de modelos bi y tridimen- sionales inteligentes de plataformas maritimas de PEMEX y de diseno de sistemas de seguridad contra incendio para centrales termoelectricas e hidroelec- tricas. Actualmente participa en el diseno del sistema de control de la Maquina Eolica Mexicana (MEM).

MARINO SANCHEZ PARRA

Doctor y Maestro en Ingenieria por la Universidad Nacional Autonoma de Mexico (UNAM). Ingeniero en Comunicaciones y Electronica por el Instituto Poli- tecmco Nacional (IPN). En 1988 ingreso al HE, a la Gerencia de Control, Electronica y Comunicaciones, donde se ha. desempehado como investigador y Jefe de Proyecto. Ha colaborado en el desarrollo, implantation y puesta en marcha de sistemas de control digital para unidades de generation de centrales de ciclo combi- nado y turbinas de gas de baja potencia, asi como en proyectos para desarrollo de tecnologia de control usando tecnicas de control inteligente. Sus temas de in teres principal incluyen el control avanzado y el control inteligente, el diagnostico de (alias y el control tolerante a Rllas aplicado a unidades de generation elettrica.

MIGUEL ANGEL MARTINEZ MORALES

Ingeniero Mecanico Electricista con especialidad en Sistemas Digitales por la Universidad Nacional Auto­noma de Mexico (UNAM) en 1990. En 1993 ingreso al HE, a la Gerencia de Control, Electronica y Comunica- tiones, donde ha participado en proyectos relacionados con el control de la generation de energia en centrales electricas. Actualmente participa en un proyecto para el desarrollo de un prototipo para el control de una maquina eolica de 1.2 HEX/ en donde ha participado en la especihcacion tecnica de los sensores requeridos para la maquina, asi como la especihcacion y desarrollo de la interfaz humano-maquina del sistema.

MARIA AURORA HERNANDEZ CUELLAR

Maestra en Ciencias Computacionales por el Instituto Hetnologico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM). Ingeniera Industrial Quimica por el Insti- tuto Hecnologico de Aguascalientes. En 1984 ingreso al HE, a la Gerencia de Control, Electronica y Comu- nicaciones, donde ha participado en proyectos de inge- nieria de control e instrumentacion basica de centrales termoelectricas, mejora de estrat^ias de control de la Central de Ciclo Combinado de la CFE en Dos Bocas, "Veracruz; supervision y puesta en servicio de plantas de turbinas de gas, asi como servicios para Pemex Exploracion y Produccion. Es autora y coautora de varios articulos tecnicos en congresos y revistas nacio- nales e intemacionales, asi como el registro de dere- chos de autor. Actualmente colabora en el proyecto de la Maquina Eolica Mexicana (MEM).

INDIRA XOCHIQUETZAL ALCAIDE GODINEZ

Ingeniera Electrica egresada de la Universidad Auto­noma del Estado de Morelos (HAEM) en 2009. Ha colaborado en la adquisicion y monitoreo remote de

un aerogenerador de 850 kW en Juchitan, Oaxaca. Ha participado en la publication de seis articulos en congresos nacionales e intemacionales y tiene un rostra de Derechos de Autor: Evaluador de sistemas de control de turbogeneradores de combustion. Actual­mente participa en el grupo de desarrollo del sistema de control de la Maquina Eolica Mexicana (MEM).

VICTOR GENARO RE LOPEZ

Ingeniero en Electronica y Comunicaciones por la Universidad de las Americas (UDLA). En 1986 se mtegro al HE, a la Gerencia de Control, Electronica y Comunicaciones, participando en diferentes proyectos de investigacion y de aplicaciones tecnologicas para la CFE y PEMEX. Es especialista en electronica analo- gica (acondicionamiento de sehales, sistemas de adqui­sicion de datos de alta velocidad y precision), electro- nica para medio hostil (alta temperatura), sistemas de seguridad gas y fuego, CCT% camaras de alta velo­cidad, sistemas de acceso y enlaces inalambricos. Ha asesorado tesis de licenciatura. Actualmente colabora en el proyecto de la Maquina Eolica Mexicana (MEM).

ROBERTO HERNANDEZ GONZALEZ

Ingeniero Mecanico Electricista por la UN AM en 1973. En 1973 ingreso al Plan Nacional Hidraulico y en 1978 a la Universidad Autonoma Metropoli- tana (HAM) Iztapalapa, desarrollando simulacion de modelos hidraulicos. En 1980 ingreso al HE como responsible del Centro de Compute en Mexico y desde 1997 participa en la Gerencia de Control, Elec- tronica y Comunicaciones como investigador y Jefe de Proyecto. Sus areas de interes incluyen monitoreo y adquisicion de dales de generadores electricos, aero­generadores, redes de computadoras, comunicaciones y administration de centres de compute. Ha dirigido tesis de licenciatura. De 1988 a 1997 fue profesor en la Facultad de Ingenieria de la UN AM.

De izquierda a derecha atras: Victor Genaro Re Lopez, Roberto Hernandez Gonzalez, Miguel Angel Martinez Morales y Raul Gardutio Ramirez. De izquierda a derecha al Rente: Maria Aurora Hernandez Cuellar, Indira Xochiquetzal Alcaide Godinez, Arnulfo Antelmo Rodri- guez Martinez y Marino Sanchez Parra.