La energía eólica es la energía cinética que se obtiene del viento y se utiliza para convertirla en energía mecánica por medio de las turbinas eólicas. A partir de la energía mecánica se transforma a su vez en energía eléctrica u otras formas útiles para la actividad humana.
En los últimos años, la energía eólica ha crecido de una forma casi exponencial respecto al resto de las energías convencionales. La clave de todo ello ha sido la asombrosa evolución tecnológica que nos ha llevado a la situación actual. La electrónica de potencia, la lógica de control, el avance en la mecánica de fluidos, el perfeccionamiento de herramientas de software para el estudio de cargas mecánicas en las turbinas eólicas y la creación de modelos matemáticos, ha supuesto una gran evolución en el desarrollo de los aerogeneradores y por ende, de los parques eólicos.
A la cabeza de estas grandes turbinas eólicas se encuentran aquellos con una tecnología muy particular y depurada, los Generadores Eléctricos Doblemente Alimentados (doubly-fed) o conocidos también como DFIG, capaces de generar energía eléctrica dentro de un amplio rango de velocidades de viento.
Los Generadores Eléctricos Doblemente Alimentados (DFIG) son máquinas de inducción asíncronas de las cuales se puede extraer energía eléctrica tanto del devanado del estator como del devanado del rotor gracias a la tecnología puntera basada en inversores bidireccionales (back to back inverters). Estos inversores son capaces de controlar el flujo de potencia bidireccionalmente entre el rotor de la máquina y la red eléctrica.
Los generadores DFIG son máquinas relativamente complejas. Están formadas por un rotor bobinado con tres anillos rozantes y un estator con sus propios devanados. El estator está conectado directamente a la red y proporciona parte de la potencia nominal de la máquina. Al rotor se encuentra conectado el inversor bidireccional (back to back invertir) a través de los anillos rozantes. Aquí la electrónica de potencia juega un papel fundamental ya que, con la correcta modulación de los IGBTs, seremos capaces de extraer potencia eléctrica del rotor incluso para bajas velocidades de viento.
Gracias a los inversores bidireccionales (back to back inverters) y al uso de los generadores con doble alimentación hoy es posible proporcionar una mayor robustez y fiabilidad a la red eléctrica nacional ante la presencia de faltas eléctricas. Esta facultad en los generadores y parques eólicos se conoce como Fault Ride Through (FRT), y es la capacidad de los aerogeneradores de permanecer conectados a la red ante la presencia de faltas eléctricas causantes de la caída de la tensión en la red. La norma IEC 61400-21 es muy estricta en este ámbito, la cual obliga a realizar una serie de maniobras en los parques eólicos ante la presencia de una falta eléctrica sin poder desconectarse de la red hasta pasados unos segundos.
No existe reto imposible para Edibon, y es por ello que en los últimos años hemos desarrollado un equipo para el estudio de la dinámica de las turbinas eólicas y los generadores eléctricos doubly-fed (DFIG). Para conseguir este reto, ingenieros eléctricos, electrónicos y de software, hemos desarrollado un modelo de hardware a escala y un sistema de control y adquisición de datos que permite simular las condiciones mecánicas de la turbina y el generador DFIG. Algunas variables que se monitorizan para el control de la turbina son el par, la velocidad del viento y del rotor de la máquina y el ángulo del pitch. La parte mecánica de la turbina es simulada por medio de un servomotor de gran precisión acoplado a un generador trifásico de rotor devanado exactamente igual que los DFIG reales.
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