CONTROL MULTIVARIABLE Y MULTIOBJETIVO DE AEROGENERADORES VS-VP

Investigadores principales:
Dr. Juan Garrido Jurado
Dr. Francisco Javier Vázquez Serrano
Equipo de investigación:
Dr. Mario Luis Ruz Ruiz
Dr. Fernando Morilla García
Equipo de trabajo:
Dr. Manuel Lara Ortiz

Referencia: PID2020-117063RB-I00/AEI/10.13039/501100011033
Organismo: Ministerio de Ciencia e Innovación de España
Inicio: 2021-09-01
Fin: 2024-08-31
Importe: 71.753 €

Resumen:
El presente proyecto se centra en el estudio, análisis y control de aerogeneradores horizontales VS-VP con DFIG y conectados a red. Su objetivo principal es desarrollar nuevos sistemas de control multivariable y complementarios a los ya existentes, que permitan una operación más eficiente y segura. Se desarrollan modelos completos de aerogeneradores comerciales en los que la parte aerodinámica se valida usando el software OpenFAST, habitualmente usado por las compañías del sector. En base a dichos modelos se analiza el sistema y se proponen diferentes metodologías de control. En este proyecto se pretende estudiar la reducción de cargas en aerogeneradores desde un punto de vista global, analizar su interacción y desarrollar estrategias de control multiobjetivo que consideren varias cargas a la vez, junto a la potencia generada y su calidad. Además de comparar las propuestas con métodos ya existentes, los resultados obtenidos en simulación se extrapolarán y validarán en un equipo de laboratorio con DFIG real y donde la parte aerodinámica se emula por simulación. También, en colaboración con el CENER se contrastarán los resultados de los avances conseguidos.

PUBLICACIONES EN REVISTAS CIENTÍFICAS Y CONGRESOS:

- “Decentralized Individual Pitch Control with Inverted Decoupling for Wind Turbines in the Full Load Region“. 19th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA 2024). Kristiansand (Noruega), agosto 2024.

- “Multi-Objective Optimization of Individual Pitch Control for Blade Fatigue Load Reductions for a 15 MW Wind Turbine”. 22nd European Control Conference. Estocolmo (Suecia), junio 2024.

- “Analysis of adaptive individual pitch control schemes for blade fatigue load reduction on a 15 MW wind turbine”, Applied Sciences, Volume 14, Issue 1, article number 183, pp. 1-20, 2024.

- “Adaptive Active Generator Torque Controller Design Using Multi-Objective Optimization for Tower Lateral Load Reduction in Monopile Offshore Wind Turbines”. IEEE Access, Volume 11, pp. 115894-115910, 2023, doi: 10.1109/ACCESS.2023.3325840.

- “Simulador on-line de turbinas eólicas mediante OpenFAST”. XLIV Jornadas de Automática. Zaragoza, septiembre 2023, pp. 210-214.

- “Optimization with genetic algorithms of individual pitch control design with and without azimuth offset for wind turbines in the full load region”. 22nd IFAC World Congress. Yokohama (Japón), julio 2023, IFAC-PapersOnLine 56 (2), pp 342-347.

- “Optimal Active Generator Torque Control Strategies for Tower Lateral Load Reduction in the IEA 15 MW Wind Turbine”. 11th Congress of the Federation of Simulation Societies in Europe (EUROSIM 2023); Simulation for a Sustainable Future. Amsterdam, (The Netherlands), julio 2023

- “Multi-Objective Optimization for Simultaneously Designing Active Control of Tower Vibrations and Power Control in Wind Turbines”, Energy Reports, Volume 9, pp. 1637-1650, 2023.

- “Adaptive Pitch Controller of a Large-Scale Wind Turbine Using Multi-Objective Optimization”, Applied Sciences, Volume 11, Issue 6, article number 2844, pp. 1-24, 2021.

- “Control descentralizado de un emulador de aerogenerador VS-VP con DFIG real”. XLIII Jornadas de Automática. Logroño, septiembre 2022, pp. 376-383. (Trabajo finalista en el Premio al Mejor Trabajo en Ingeniería de Control de dichas Jornadas).

ACTIVIDADES DE DIVULGACIÓN Y EDUCACIÓN:

Ponencia invitada “Control multiobjetivo de aerogeneradores VS-VP para reducción de cargas” en el IV Workshop on Wind (and) Water Energy Energía Eólica (y) Marina WWWE 2022, 15 de diciembre, online, organizado por la Universidad Complutense de Madrid y UPV/EHU.

Tesis doctoral “Contribuciones al control multiobjetivo de aerogeneradores para eficiencia energética y reducción de cargas estructurales” por Manuel Lara Ortiz. 5/3/2024. Sobresaliente Cum Laude.

Concurso en Ingeniería de Control CIC2023 de CEA:
Control de una turbina eólica de gran potencia (web)

Concurso en Ingeniería de Control CIC2024 de CEA:
Control de una turbina eólica de gran potencia II (web)

TFG “Simulación dinámica de aerogeneradores mediante OpenFast”. Autor: Ignacio López y Villanueva. Director: Mario Ruz Ruiz. Septiembre 2023. Grado de Ingeniería Mecánica. Universidad de Córdoba.

TFM “Simulador on-line de una turbina eólica mediante OpenFAST”. Autor: Manuel Cazalla García. Director: Mario Ruz Ruiz y Juan Garrido Jurado. Julio 2023. Máster en Ingeniería Industrial. Universidad de Córdoba.

COLABORACIONES NACIONALES E INTERNACIONALES:
- Estancia de 3 meses (01/02/2022-30/04/2022) de Manuel Lara en el Delft Center for Systems and Control of Delft University of Technology, Netherlands.
- Estancia de 45 días (01/06/2022-15/07/2022) de Manuel Lara en el Centro Nacional de Energías Renovables, Navarra, España.

DATASETS:

- Dataset for the manuscript Analysis of adaptive individual pitch control schemes for blade fatigue load reduction on a 15 MW wind turbine (aquí).

- Dataset for the manuscript Adaptive Active Generator Torque Controller Design Using Multi-Objective Optimization for Tower Lateral Load Reduction in Monopile Offshore Wind Turbines (aquí).

- Dataset for the manuscript Multi-objective optimization for simultaneously designing active control of tower vibrations and power control in wind turbines (aquí).

- Dataset del Concurso en Ingeniería de Control CIC2023 de CAE (aquí).

- Dataset del Concurso en Ingeniería de Control CIC2024 de CAE (aquí).