Diseño del sistema de control de micro-generador hidráulico de uso académico

Abstract

La generación distribuida se presenta como un tema de gran interés para la comunidad científica producto de la capacidad que tiene ésta de romper con los paradigmas tradicionales de la generación, ya que ésta se logra instalar cercana a la demanda, a su vez esto permite que pequeños centros de consumo y localidades aisladas puedan autoabastecerse de energía eléctrica, sin tener que realizar una obra de expansión de líneas de transmisión para tener un punto de conexión a la red. En Chile la generación distribuida está liderada por la energía solar, seguida por las centrales mini-hidráulicas, sin embargo la mayor parte de las viviendas sin acceso a energía eléctrica se encuentra en las regiones más australes del país, donde las centrales mini-hidráulicas podrían servir como solución para energizar dichas viviendas. Es debido a lo anterior, que el objetivo de este trabajo es diseñar un controlador para un micro-generador hidráulico de uso académico ubicado en laboratorio de máquinas hidráulicas de la Universidad de Chile, a modo que este pueda ser implementado en el laboratorio para así impulsar el uso de esta máquina en nuevas experiencias de laboratorio e investigaciones para así comprender los desafíos y oportunidades asociados a el uso de esta tecnología. Para lograr este objetivo se seleccionaron los métodos de control más adecuados para este tipo de máquinas, siendo estos el esquema de control de flujo orientado (FOC) y el control directo al torque (DTC), se modeló una serie de componentes necesarios, no solo para la representación de la micro-central, sino que también componentes asociados a los sistemas de control. Luego se crearon casos de estudio y se establecieron una serie de indicadores para poder comparar los resultados obtenidos cuando se ocupa cada una de las estrategias, ya sea de forma aislada o conectada a la red. Como conclusión principal del trabajo se tiene que de acuerdo a los resultados obtenidos a partir de los casos de estudio, tanto el esquema FOC como el DTC son capaces de controlar la máquina, sin embargo cuando se ocupa la estrategia FOC, la respuesta frente a las perturbaciones resulta más rápida, por lo cual considerando los indicadores seleccionados, el diseño del controlador que ocupa esta estrategia sería el ideal para ser posteriormente implementado en el laboratorio.