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Title: Sistema de emulación de modelos de velocidad de aspas en aerogenerador de baja potencia
metadata.dc.creator: URIEL HERNANDEZ OSORNIO
Keywords: INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA;FÍSICA
metadata.dc.date: May-2018
Description: Hoy día, la energía eléctrica es utilizada en todo el mundo. Sus métodos de generación y su alta contaminación del medioambiente asociada a la manipulación del petróleo son temas de interés del sector científico. En este sentido se ha optado por nuevas fuentes de energía como la geotérmica, solar, eólica, entre otras. Sin embargo, para la producción eficiente de energía eléctrica en base a las energías antes mencionadas es necesario investigar su comportamiento y así obtener el máximo provecho de estas. Actualmente estas investigaciones en el área de energía eólica suelen ser bastante costosas, debido a que deben realizarse en campo; además, las condiciones ambientales no están controladas y los tiempos de traslado tanto de equipos de generación como de medición son elevados. De acuerdo a lo anterior, en este trabajo se propone un sistema de emulación de modelos de velocidad de aspas en un aerogenerador de baja potencia, con base en el desarrollo de un túnel de viento que permita generar perfiles de velocidad de viento muy similares al comportamiento del ambiente e incluso reproducir perfiles medidos del ambiente; para realizar las pruebas, al final del túnel, se coloca un aerogenerador de baja potencia del cual se medirá el comportamiento de las aspas ante los perfiles de viento en base al voltaje de salida del mismo. El sistema de emulación se compondrá de un motor de corriente directa acoplado a la flecha de un aerogenerador de baja potencia sin aspas en el que se incluirá un controlador para que el motor reproduzca el voltaje obtenido del aerogenerador con aspas. En general el proyecto consiste en tres etapas, en la primera: se obtendrán los perfiles de voltaje del aerogenerador con aspas en base a los perfiles de viento; en la segunda, se obtendrán nuevos perfiles de voltaje del sistema de emulación y, finalmente, estos últimos perfiles servirán para el modelado de las aspas utilizando técnicas estadísticas. Para obtener la emulación y modelado, se utilizaron siete perfiles de viento diferentes y la variante de modelado ARX, cuyos resultados fueron satisfactorios para emulación con un error menor a 1.17 % y buenos para modelado con 19.8% como máximo error; también, se correlacionó de buena forma el comportamiento con el número de aspas y perfil de velocidad de viento.
Nowadays, the electric power is used around the world. Its generation methods and its high pollution of the environment related to the use of coal and oil are topics of interest for the scientific sector. In this regard, it has led to the investigation of new energy resources, such as geothermal, solar, wind, among others. However, for the efficient production of power energy based on the aforementioned energies, it is necessary to investigate their behavior. Currently, these investigations in the wind energy area are usually quite expensive because they must be carried out in field; besides that, the environmental conditions are not controlled and the transfer times of both generation and measurement equipment are very high. Therefore, in this work an emulator of blades for speed models in a low power wind turbine system is proposed. It is based on the development of a wind tunnel that allows generating wind speed profiles which are very similar to the ones generated under an environmental behavior. In order to perform the tests, at the end of the tunnel, a low power wind turbine is placed. From this turbine, the behavior of the blades under the wind profiles will be measured by considering the output voltage. The emulation system is based on a direct current motor coupled to the low power wind turbine shaft without blades in which a controller is included so that the motor reproduces the voltage obtained from the wind turbine with blades. In general the project consists of three parts, first: the voltage profiles is obtained from the wind turbine with blades according to the wind profiles; second, the new voltage profiles are generated from the emulation system and, finally, these new profiles will serve to obtain blades models according to each wind profile using statistical modeling techniques. To obtain the emulation and modeling, seven different wind profiles and the modeling variant ARX are used where the obtained results are very satisfactory since the error percentages do not exceed 1.2 % and 20%, respectively; also, the behavior associated to the number of blades and the wind speed profile are correctly correlated.
URI: http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/1257
Other Identifiers: Aerogenerador
modelado
perfil de viento
túnel de viento
modeling
wind profile
wind tunnel
wind turbine
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