Utilización de una técnica adaptativa en el control de la excitación ...

con-ciencias
1. Introducción
El objetivo de un sistema eléctrico de potencia
(SEP) es suministrar energía eléctrica de forma
confiable y eficiente. El SEP es un sistema no lineal
que opera en un ambiente de cambio constante
debido a que la potencia consumida por las cargas
y la entregada por los generadores cambian continuamente.
Por esta razón, es necesario suplir al
sistema con diversas herramientas que le permitan
reaccionar de forma inmediata y adecuada ante
circunstancias adversas (De Mello & Laskowski,
1979: 827-833).
El sistema de potencia está altamente interconectado
y las oscilaciones aparecen por las variaciones
de carga, salidas de generadores o contingencias
en líneas de transmisión. Algunas, como las oscilaciones
electromagnéticas, pueden aparecer en
los sistemas con una duración de milisegundos
(dinámica rápida); otras, como las oscilaciones
electromecánicas (dinámica lenta), tienen una duración
de algunos segundos. La mitigación de las
oscilaciones ha sido considerada un problema importante
en la operación de los SEP, si se quiere
asegurar la confiabilidad del suministro.
Para realizar estudios de estabilidad de un SEP es
necesario contar con modelos matemáticos adecuados
de los diversos elementos que lo componen. En
general, cuando se aplica control clásico en el área
del control de la excitación de la máquina síncrona
se parte de modelos matemáticos del generador,
linealizados en algún punto de operación.
Cuando las condiciones de operación varían el modelo
basado en estas técnicas ya no será adecuado
y la ley de control establecida para ciertas condiciones
no operará en forma satisfactoria. Así,
aunque el control clásico se ha utilizado ampliamente,
es interesante realizar implementaciones de las
nuevas técnicas que permiten identificar los parámetros
de la función de transferencia (que varían
de alguna manera cuando las condiciones de operación
cambian) en línea.
Entre los sistemas de control con que debe contar
la máquina síncrona están los reguladores de velocidad
y de tensión. Este último se conoce como
regulador automático de tensión (AVR, por sus siglas
en inglés) y, en general, se implementa como
un controlador clásico del tipo PI o PID. Siguiendo
la tendencia de utilización de nuevas técnicas, en
este caso se implementó el AVR como un controlador
adaptativo; se trata de un identificador en línea
que establece en forma continua los parámetros de
la función de transferencia para determinar posteriormente
la ley de control 1 .
2. Configuración experimental
La figura 1 muestra el diagrama de la configuración
implementada en el laboratorio.
Figura 1. Configuración del sistema
El sistema total consta de un primo-motor con velocidad
constante que acciona un generador
síncrono trifásico. La alimentación del circuito de
campo se realiza a través de un excitador de estado
sólido. En este caso, un puente rectificador
semicontrolado realiza la variación de la corriente
mediante la variación del ángulo de encendido de
los tiristores (a). Así, cuando el sistema de excita-
1
En el programa de Ingeniería Eléctrica de la Universidad
Tecnológica de Pereira (Risaralda, Colombia) se han desarrollado
algunos de controladores clásicos (Grisales y Marín, 1997; Suárez
y Vanegas, 1997) y de otro que utiliza lógica difusa (Hurtado y
Rozo, 2000).
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