Regulación primaria de PMSG para aplicación en micro-generación hidráulica

Abstract

La generación eléctrica ha evolucionado considerablemente a lo largo de las últimas décadas. En la actualidad es posible distinguir variados equipos con distintos principios de funcionamiento que permiten la inyección de potencia eléctrica a la red. Gracias al desarrollo de la electrónica de potencia y de distintos dispositivos para brindar estabilidad a la red, se ha podido incorporar cada vez más energías de tipo renovable y limpias, que conducen a un futuro sustentable y libre de contaminación. Dentro de los equipos tradicionales, se encuentran los generadores sincrónicos y de inducción, los cuales funcionan según el principio de inducción electromagnética, utilizando masas rotatorias y corrientes generadoras de campo magnético. Dentro de las denominadas máquinas rotatorias , existe una en particular que se ha implementado en variadas prácticas relacionadas con la generación distribuida, particularmente en la micro-generación hidráulica, la cual corresponde al generador síncrono de imanes permanentes o PMSG (Permanent Magnet Synchronus Generator). Un PMSG se caracteriza por no poseer una corriente de excitación controlable, sino un campo magnético rotatorio constante producido por imanes, debido a esto, el control de este tipo de máquinas se ve acotado en comparación a máquinas con flujo magnético variable. La ausencia de esta variable de control provoca que este tipo de máquina requieran de un sistema de control adicional que le permita mantener las características nominales de la red a la cual se conecta. Es por lo anterior que el objetivo este trabajo es el diseño y prueba de concepto de un dispositivo de control de tensión para una máquina de imanes permanentes para su uso en micro-generación hidráulica, en particular, para su uso en el generador hidráulico de el laboratorio de máquinas hidráulicas de la Universidad de Chile. A partir de una revisión bibliográfica y del estado del arte en cuanto a esta problemática, se identifican posibles soluciones aplicables en este contexto, entre las cuales destaca el uso compensadores síncronos de potencia reactiva o STATCOM s a escala. En esta memoria se muestra el proceso de diseño de un regulador de voltaje basado en STATCOMS, se explica la creación de distintos modelos y escenarios virtuales que permiten validar esta estrategia de control en un contexto de micro-generación hidráulica. Los resultados de este trabajo pretenden ser una base para una futura confección física de un dispositivo instalable en la máquina del laboratorio.