Videoconferencia

Instituto Tecnológico de Sonora Universidad Distrital Francisco José de Caldas Videoconferencia Cd. Obregón Sonora a 19 de Mayo de 2006

ITSON Ingeniería y Tecnología Educación y Humanidades Ciencias Sociales y Administrativas Recursos Naturales Dependencias de Educación Superior (DES) Area Académica

Ingeniería y Tecnología • Cadenas productivas. • Control Automático y procesamiento digital de señales. • Desarrollo de sistemas estructurales e hidráulicos. • Diagnóstico de sistemas. • Instrumentación Electrónica y medición. • Sistemas de gestión de la calidad. • Tecnología de la información y de comunicaciones. • Utilización de la energía.

Instituto Tecnológico de Sonora Control Robusto de Generadores Síncronos Dr. Adolfo Soto Cota Cd. Obregón Sonora a 19 de Mayo de 2006

Electrónica de potencia PWM Nuevas interconexiones Antecedentes Los Sistemas son operados bajo condiciones cada vez más extremas Los requerimientos de energía 2

v t Antecedentes Los Sistemas son cada vez más complejos Comportamientos no esperados de naturaleza no lineal. Sistemas obligados a trabajar cerca de sus valores nominales. Es evidente que el análisis lineal es incapaz de dar resultados satisfactorios ante estos comportamientos dinámicos. 3

Antecedentes Diferentes análisis y estrategias de control han sido propuestos. Sistemas con controles lineales inexactos Tendencia hacia el uso de análisis y control no lineal • Algunas propuestas importantes: • Linealización por retroalimentación • Control adaptivo • Redes neuronales • Lógica difusa • Funciones de energía • Pasividad • Control robusto 4

Propuesta Un control robusto estabilizador para satisfacer los requerimientos de control. • Bajo las siguientes premisas: • Por robusto se entiende, operación con adecuados márgenes • de estabilidad y un desempeño aceptable aún ante perturbaciones • y variación paramétrica. • Se toma en cuenta condiciones reales de operación. • Conservando en lo posible su rica dinámica. Se propone el uso de modos deslizantes (SM) 5

Introducción Figura 1 6

Introducción De los más importantes retos del control: Diseñar controladores robustos que rechacen incertidumbres, cambios paramétricos y perturbaciones externas. Se propone un control robusto por modos deslizantes: Perturbación u Salida Referencia s Controlador Figura 6 11

Caso de estudio GENERADOR SÍNCRONO 13

Caso de estudio • Perturbaciones singulares como medio de reducir modelos complejos. • Los métodos clásicos de perturbaciones singulares necesitan para aplicarse funciones suaves y continuas. • Para garantizar robustez utilizamos un control discontinuo. 14

Modelo matemático Ecuaciones de equilibrio mecánico (1) (2) 15

Modelo matemático Ecuaciones de equilibrio eléctrico (3) (4) 16

Modelo matemático Modelo del Generador Síncrono de Alto Orden (6) (7) donde 17

Modelo matemático Modelo del Generador Síncrono de Alto Orden 18

Controlador Modelo singularmente perturbado (8) (9) donde: f y g son funciones suaves 19

Controlador Procedimiento de diseño de control Paso 1 (10) (11) Paso 2 Diseñar una superficie 20

Controlador Y la ecuación de modos deslizantes (12) (13) Tenga las propiedades deseadas. Y (14) Tal que haga (13) atractiva 21

Control para el generador síncrono Modelo de orden reducido (15) Los coeficientes de (15) dependen de los parámetros de la planta. 22

Control para el generador síncrono Control de velocidad (16) su derivada en el tiempo (17) Se introduce el nuevo comportamiento deseado para (16), con (18) Y la superficie se define (19) Ahora se diseña el control relevado 23

GeneradorSíncrono Bus Infinito Lext Rext Línea Valores del controlador: Simulaciones Figura 8 Parámetros: 24

t. Simulaciones Las gráficas muestran resultados sobre simulación de un corto circuito trifásico de 0.15 seg.. Se puede ver que los estados de interés muestran estabilidad ante pequeñas y grandes perturbaciones Figura 9. Velocidad del rotor afectada por cortocircuito. 25

V. p.u. corto circuito. t. Simulaciones Figura 10. Voltaje ante corto circuito. 26

Rad. t. Simulaciones Figura 11. Ángulo de carga ante corto circuito. 27

Conclusiones En este trabajo la posibilidad de aplicar un control discontinuo por modos deslizantes en un sistema no lineal reducido por perturbaciones singulares SSPCR es analizado. Para SSPCR que describen la dinámica de un generador síncrono con la dinámica lenta dependiente de control. Para tales sistemas se propone el control a dos pasos (CDDP): primero el escalamiento natural de tiempos de las dinámicas de la máquina síncrona es utilizado para obtener un modelo de orden reducido, para después diseñar un control estabilizante por modos deslizantes garantizando el comportamiento deseado del generador. La efectividad del algoritmo de control propuesto es ilustrada en simulaciones con parámetros reales del generador. 29

adolfosoto@itson.mx

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