Modelado y control de turbinas eólicas marinas flotantes

En este tutorial se aborda el tema del modelado y control de las turbinas eólicas marinas flotantes. En primer lugar se describen estos sistemas de extracción de energía eólica que están situados en alta mar, en aguas profundas, y se comentan algunas aproximaciones a su modelado. El control de potencia de estas turbinas es presentado con detalle, explicando los distintos tipos de control que buscan maximizar la obtención de energía. Se resalta el problema de la inducción de dinámicas inestables en la plataforma flotante debido al control del rotor del aerogenerador, una dificultad que no aparece en otros tipos de turbinas. La reducción de las vibraciones mediante estrategias de control estructural se ilustra con un ejemplo, usando un dispositivo pasivo que es complementado con un mecanismo denominado inerter, mostrando con resultados de simulación cómo se consiguen eliminar las oscilaciones de la turbina flotante. Este ejemplo está basado en resultados preliminares obtenidos en la investigación que llevan a cabo los autores de este tutorial.

[1]  D.J.T. Carter,et al.  Prediction of wave height and period for a constant wind velocity using the JONSWAP results , 1982 .

[2]  T. T. Soong,et al.  Passive and Active Structural Vibration Control in Civil Engineering , 1994, CISM International Centre for Mechanical Sciences.

[3]  Malcolm C. Smith.  Synthesis of mechanical networks: the inerter , 2002, IEEE Trans. Autom. Control..

[4]  Fernando D. Bianchi,et al.  Wind Turbine Control Systems: Principles, Modelling and Gain Scheduling Design , 2006 .

[5]  Jason Jonkman,et al.  Dynamics Modeling and Loads Analysis of an Offshore Floating Wind Turbine , 2007 .

[6]  Torben J. Larsen,et al.  A method to avoid negative damped low frequent tower vibrations for a floating, pitch controlled wind turbine , 2007 .

[7]  J. Jonkman.  Influence of Control on the Pitch Damping of a Floating Wind Turbine , 2008 .

[8]  Tomoaki Utsunomiya,et al.  Research on floating wind turbines: a literature survey , 2010 .

[9]  Mario A. Rotea,et al.  Structural control of floating wind turbines , 2011 .

[10]  Matilde Santos,et al.  Electric grid dependence on the configuration of a small-scale wind and solar power hybrid system , 2013 .

[11]  Matthew A. Lackner,et al.  The impact of passive tuned mass dampers and wind–wave misalignment on offshore wind turbine loads , 2014 .

[12]  Thomas Bak,et al.  Survey of wind farm control - power and fatigue optimization , 2015 .

[13]  E. García,et al.  Recursos y sistemas energéticos renovables del entorno marino y sus requerimientos de control , 2016 .

[14]  Rafael Morales Herrera,et al.  Modelado Dinámico y Control de un Dispositivo Sumergido Provisto de Actuadores Hidrostáticos , 2017 .

[15]  A. Gonzalez-Rodriguez,et al.  Sistema de Absorción de Vibraciones de amplio Espectro basado en un nuevo Muelle de Rigidez variable , 2017 .

[16]  D. Roddier,et al.  Summary and Conclusions of the Full Life-Cycle of the WindFloat FOWT Prototype Project , 2017 .

[17]  Xiangwu Zeng,et al.  A review on recent advancements of substructures for offshore wind turbines , 2018 .

[18]  Alex Maurício Araújo,et al.  A review on wind turbine control and its associated methods , 2018 .

[19]  Alwin Jose,et al.  A Study of Negative Damping in Floating Wind Turbines Using Coupled Program FAST-SIMDYN , 2018, ASME 2018 1st International Offshore Wind Technical Conference.

[20]  Ning Wang,et al.  Optimization of tuned mass damper parameters for floating wind turbines by using the artificial fish swarm algorithm , 2018, Ocean Engineering.

[21]  Yinlong Hu,et al.  Load mitigation for a barge-type floating offshore wind turbine via inerter-based passive structural control , 2018, Engineering Structures.

[22]  Yuli Hu,et al.  Dynamic modeling and vibration suppression for an offshore wind turbine with a tuned mass damper in floating platform , 2019, Applied Ocean Research.

[23]  M. Tomás-Rodríguez,et al.  Análisis de vibraciones en turbinas marinas , 2020 .