Performance of a 3kW wind turbine generator with variable pitch control system

Nagai, Baku M.; Ameku, Kazumasa; Roy, Jitendro Nath

doi:10.1016/j.apenergy.2008.12.018

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“…Estas teorías permiten conocer la eficiencia tanto de la potencia generada C p (λ,β), como del par producido C q (λ,β), ambas en función de la razón λ y del ángulo de orientación de las aspas β. Las curvas que se muestran en la figura 3 describen el comportamiento de la eficiencia aerodinámica de un generador que tiene una hélice con tres aspas, modelo NACA4418 (Nagai et al, 2009).…”

Section: Aerodinámicaunclassified

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http://recyt.fecyt.es/index.php/RIAII/article/view/RIAI.2010.04.07/7494

González¹,

Vázquez²,

Morilla³

2010

Rev. iberoam. autom. inform. ind.

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Resumen: El diseño de sistemas de control para aerogeneradores de velocidad variable representa un reto importante ya que se trata de procesos multivariables no lineales, con fuertes perturbaciones, diversas restricciones y gran interacción entre sus variables. Bajo este escenario se debe generar eficientemente la potencia eléctrica y al mismo tiempo regular la velocidad de giro de la turbina. En este trabajo se proponen varios esquemas de control multivariable, con el objetivo de mejorar el rendimiento de los aerogeneradores atenuando los efectos de la interacción entre sus variables. La solución propuesta se basa en controladores PID con diseños del tipo descentralizado, centralizado con diversas redes de desacoplo y un esquema con cuatro PI. El comportamiento del aerogenerador se describe mediante un modelo matemático no lineal, que se linealiza para obtener una matriz de funciones de transferencia, a partir de la cual se diseñan los controladores. Finalmente se realiza un análisis comparativo para determinar qué controlador presenta mejores resultados, aplicando perturbaciones con un modelo de la velocidad del viento y cambios aleatorios de la carga eléctrica. Copyright © 2010 CEA.Palabras Clave: Aerogenerador, Control Multivariable, Modelado e Interacción. INTRODUCCIÓNEl interés por todas las fuentes de energía alternativas ha crecido en los últimos años y en especial las basadas en la energía producida por el viento. La potencia instalada ha supuesto un incremento notable en países como Estados Unidos, Alemania o España. Este desarrollo se ha venido dando de forma sostenida, motivado principalmente por el desarrollo de generadores eléctricos libres de emisiones de carbón (Rocha y Martins, 2003) y (García-Sanz y Torres, 2004).La mejora de la eficiencia de las plantas de producción eólica constituye uno de los principales problemas a los que se enfrentan las empresas energéticas. Entre los avances encaminados a resolver este problema se encuentra la instalación de aerogeneradores de velocidad variable, con los que se pretende extraer la máxima energía eléctrica posible a bajas velocidades del viento y mantenerla en sus valores nominales cuando se presentan fuertes vientos. Para conseguir lo anterior se requieren controladores más complejos, que le permitan al aerogenerador mantener los puntos de operación de máxima eficiencia de potencia, regulando la velocidad angular de la turbina y la potencia generada en diferentes valores determinados por la velocidad media del viento. Esto aporta muchos beneficios con respecto a los aerogeneradores de velocidad fija, como mejor calidad en la energía eléctrica producida, mayor rendimiento y una considerable reducción en las vibraciones y esfuerzos mecánicos tanto en la turbina como en el generador eléctrico (Rodríguez et al., 2003).El diseño de sistemas de control para los aerogeneradores de velocidad variable resulta complicado ya que, además de las variaciones en la magnitud y dirección del viento, se deben considerar cambios abruptos en la carga eléctrica, fuertes no...

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Section: Aerodinámicaunclassified

“…Se puede comenzar por determinar el voltaje generado E g en función de la velocidad ω g y corriente I f , (Nagai et al, 2009)…”

Section: Generador Eléctricounclassified

http://recyt.fecyt.es/index.php/RIAII/article/view/RIAI.2010.04.07/7494

González¹,

Vázquez²,

Morilla³

2010

Rev. iberoam. autom. inform. ind.

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“…Solero et al improved a wind turbine which is used for cold weather conditions [6]. Nagai et al presented a performance of 3 kW wind turbine with a variable slope control system [7].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A New Wind Turbine Concept: Design and Implementation

Kekezoğlu

Tanrıöven

Erduman

2015

APH

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“…Recently, more and more investigations were conducted to optimize the performance of wind turbines (Ghoshal et al 2000;Nagai et al 2009;Pratumnopharat et al 2013;Yang and Sun 2013;Yen and Ahmed 2013). For instance, a method to control the pitch angle of turbines to maximize the aerodynamic power of a wind farm was proposed (Lee et al 2013a, b).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Analysis of aerodynamic sound noise generated by a large-scaled wind turbine and its physiological evaluation

Inagaki

Nishi

2014

Int. J. Environ. Sci. Technol.

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Aerodynamic noise generated from a modern large-scale wind turbine was measured and analyzed from an engineering point of view. The measurement items were the sound, the sound pressure level (including the infrasound with extremely low-frequency band) and the corresponding physiological evaluation. Fifteen test subjects received various sound stimuli, including the recorded aerodynamic noise and a synthetic periodical sound, were examined with an electroencephalogram as a physiological evaluation. It was observed from the mapping patterns of brain waves that alpha 1 rhythm, which indicates a relaxed and concentrated state, after the sound stimulus with the frequency band of 20 Hz, showed the lowest value among the other cases. That is, the test subjects cannot keep relaxed and their concentration after hearing the sound stimulus at the frequency band of 20 Hz. The induced rate of alpha 1 rhythm almost decreased when the test subjects listened to all the sound stimuli, and further decreased with decreased frequency. Meanwhile, beta 1 rhythm, which shows a strain state, after the sound stimulus with the frequency band of 20 Hz, showed the highest value among the other cases. Therefore, the infrasound (e.g., low frequency and inaudible for human hearing) was considered to be an annoyance to the technicians who work in close proximity to a modern large-scale wind turbine.

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Performance of a 3kW wind turbine generator with variable pitch control system

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http://recyt.fecyt.es/index.php/RIAII/article/view/RIAI.2010.04.07/7494

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A New Wind Turbine Concept: Design and Implementation

Analysis of aerodynamic sound noise generated by a large-scaled wind turbine and its physiological evaluation

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