Estrategias de control no lineal para la regulación de corriente y estabilización de voltaje DC para un aerogenerador operando en una microred

Resumen

La generación de energía eléctrica a partir de energías renovables, en especial eólica, se encuentra ocupando cada vez más una mayor participación en el mercado energético a nivel mundial. Debido a la alta dinámica del viento, se presentan variaciones en la magnitud de voltaje y frecuencia del sistema que dificulta integrar estos generadores al sistema eléctrico. Varios trabajos proponen diferentes estrategias de control implementadas en sistemas electrónicos de potencia para solventar este problema. Estos sistemas primero rectifican el voltaje variable del generador creando un acople de corriente directa (DC) y luego convierten el resultado en voltaje con magnitud y frecuencia constante. Los controladores más usados son de tipo proporcional integral derivativo (PID), los cuales presentan un buen desempeño en zonas de operación lineal. Sin embargo, existen propuestas no lineales que presentan amplias ventajas frente a los PIDs, sobre todo en sistemas con dinámicas rápidas y no lineales. En el presente trabajo se implementan controladores PIDs lineales y se proponen dos estrategias de control no lineales, una con una estructura PID y otra con control de modo deslizante (SMC), para regular el suministro de corriente y voltaje en aerogeneradores conectados a un sistema electrónico de potencia. En los controladores propuestos se implementó una ganancia no lineal que se calcula en función del error del sistema y se comparó su desempeño con el de los controladores PIDs lineales. Los resultados mostraron mejoras notables en la velocidad de estabilización del sistema y reducción de oscilaciones ante variaciones repentinas de referencia y perturbaciones externas. Para probar el desempeño de los controladores se simuló una micro red enlazada a una barra infinita en Simulink.