Sistema de control para convertidor dc-ac en sistemas eólicos de baja potencia

Abstract

Este trabajo presenta el desarrollo y validación de un sistema de control para un convertidor de potencia DC-AC aplicado a sistemas eólicos de baja potencia que operan en modo aislado. La estrategia de control optimiza la conversión de energía y garantiza una regulación del voltaje y la frecuencia de salida, permitiendo un suministro confiable a cargas en corriente alterna (CA) sin la necesidad de almacenamiento en baterías. El enfoque adoptado se basa en el uso de una máquina de estados finitos (MEF), que gestiona de manera eficiente las distintas condiciones operativas del sistema, asegurando una transición fluida entre las regiones de operación de la curva de potencia del aerogenerador. Además, se incorpora un algoritmo de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) basado en la conductancia incremental, en combinación con un esquema de regulación de potencia proporcional, lo que permite maximizar la eficiencia en la extracción de energía y mantener una operación estable ante variaciones en la velocidad del viento. El convertidor de potencia implementado adopta una topología en puente completo con modulación por ancho de pulso senoidal (SPWM), lo que garantiza una conversión eficiente y una señal de salida con baja distorsión armónica. Para evaluar el desempeño del sistema, se realizaron simulaciones en Simulink, donde se analizaron diferentes escenarios de operación. Posteriormente, se llevó a cabo la construcción e implementación experimental del convertidor y su sistema de control, validando su rendimiento en laboratorio mediante pruebas a distintas condiciones operativas. Los resultados obtenidos demuestran que la estrategia de control propuesta permite alcanzar una eficiencia de hasta del 99% en la región de seguimiento, con una respuesta estable ante cambios en la velocidad del viento y la demanda de carga. Asimismo, se verificó la capacidad del sistema para operar sin interrupciones en todas las regiones de la curva de potencia del aerogenerador, asegurando una regulación efectiva del voltaje y la frecuencia de salida.