Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Univertsitate Publikoa

Módulo/Materia

Módulo de Especialización en Energías Renovables e Ingeniería Eléctrica
Materia: Tecnologías avanzadas en energías renovables e ingeniería eléctrica

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Descripción/Contenidos

La asignatura se centra en la estructura de conversión eléctrica para generadores eólicos, desde el generador eólico hasta la salida en media tensión de la turbina. Se presentan estructuras de conversión basadas en máquina síncrona y asíncrona. Para cada estructura se analiza la electrónica asociada y los lazos de control del conjunto del accionamiento.

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Competencias específicas

- CERIE1: Formación sólida en los principales aspectos tecnológicos, relativos a captadores, estructuras de conversión y control, de sistemas de generación eléctrica mediante fuentes de energía renovable.

- CERIE2: Formación avanzada en sistemas eléctricos, electrónica de potencia, accionamientos eléctricos y generación de energía eléctrica.

- CERIE3: Capacidad para diseñar y desarrollar estructuras de conversión de energía para fuentes renovables.

- CERIE5: Conocimiento y capacidad para el análisis y diseño de sistemas eólicos.

- CERIE6: Conocimiento para comprender los problemas asociados a la integración de las energías renovables en la red eléctrica.

- CERIE9: Capacidad para plantear de forma crítica líneas de investigación asociadas a las energías renovables.

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Resultados aprendizaje

R1: Conocer y comprender los principios de conversión de la energía eólica.

R2: Conocer las distintas tecnologías empleadas en los aerogeneradores.

R3: Entender los diferentes elementos que forman parte de la instalación eléctrica de un parque eólico.

R4: Entender y diseñar los lazos de control de las estructuras de conversión utilizadas con la máquina doblemente alimentada.

R5: Entender el comportamiento de los generadores eólicos frente a huecos de tensión y conocer las técnicas que permiten mejorar dicho comportamiento.

R6: Entender los problemas de integración de los generadores eléctricos utilizados en los sistemas eólicos con los equipos de electrónica de potencia.

R7: Resolver correctamente problemas de simulación que integren convertidores y máquinas eléctricas.

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Metodología

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Evaluación

* En caso de que el o la estudiante no supere la nota mínima, no podrá aprobar la asignatura independientemente de su media, siendo la nota final igual a la nota de las pruebas de respuesta larga.

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Temario

1. Introducción

           1.1 Velocidad fija / velocidad variable

           1.2 Tendencias en el mercado onshore y offshore

2. Esquemas de conversión con máquina asíncrona

            2.1 Estructuras de conversión con máquina asíncrona

            2.2 Máquina doblemente alimentada (DFIG)

            2.3 Dimensionamiento del convertidor electrónico de potencia en turbinas DFIG

            2.4 Control vectorial de la DFIG

3. Esquemas de conversión con máquina síncrona

            3.1 Estructuras de conversión con máquina síncrona

            3.2 Principio de funcionamiento del generador síncrono - generadores síncronos de imanes permanentes (PMG).

            3.3 Dimensionamiento del convertidor electrónico de potencia en turbinas eólicas PMG.

            3.4 Control vectorial del generador PMG.

4. Respuesta de los generadores eólicos frente a huecos de tensión

            4.1 Comportamiento de máquinas full-converter

            4.2 Comportamiento de máquinas DFIG

5. Efectos de alta frecuencia en generadores eólicos

6. Supervisión y operación de turbinas eólicas

            6.1 Fundamentos

            6.2 HW de supervisión y actuación a nivel de turbina

            6.3 Estados de operación

            6.4 Control de cargas en turbinas eólicas

7. Instalaciones eléctricas de aerogeneradores

            7.1 Transformador

            7.2 Instalación eléctrica en baja tensión

            7.3 Protección frente a sobrecorrientes y fallos a tierra

            7.4 Protección contra rayo

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Programa de prácticas experimentales

Práctica 1: Modelización y control de una máquina doblemente alimentada

Práctica 2: Modelización y control de una máquina de imanes permanentes

Práctica 3: Comportamiento ante huecos de tensión de una máquina doblemente alimentada

Práctica 4: Control de cargas de un aerogenerador

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Bibliografía

Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.

Bibliografía básica:

•   Apuntes elaborados por el equipo docente.

Bibliografía avanzada:

• Sistemas eólicos de producción de energía eléctrica, J.L. Rodríguez de Amenedo, J.C. Burgos Díaz, S. Arnalte Gómez, Ed. Rueda, Madrid 2003, ISBN:84-7207-139-1
• Doubly Fed Induction Generator: modelling and control for wind energy generation, G. Abad, J. López, M. Rodriguez, L. Marroyo, G. Iwanski, Ed. Wiley, 2011, ISBN: 978-0-470-76865-5
• Wind turbines: fundamentals, technologies, application, economics, Erich Hau, Ed. Springer, 2013, ISBN: 978-3-642-27151-9
• Wind Energy Handbook, Tony Burton, Nick Jenkins, David Sharpe, Ervin Bossanyi, Ed. Wiley, 2011, ISBN: 978-0-470-69975-1
• Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems, Siegfried Heier, Ed. John Wiley & Sons, Chichester, 1998, ISBN 978-1-119-96294-6
• Robert Harrison, Erich Hau, Herman Snel, "Large Wind Turbines: Design And Economics"; Ed. Wiley, 2008, ISBN: 0-471-49456-9
• James F. Manwell, Jon G. McGowan, Anthony L. Rogers "Wind Energy Explained: Theory, Design and Application", Ed. Wiley, 2010, ISBN: 0-470-01500-4
• "Cuaderno de aplicaciones técnicas Nº 12 Plantas eólicas", ABB, https://library.e.abb.com/public/ac764cb1be081128c1257a30003c70d7/Cuaderno%20Tecnico_num%2012_Plantas%20eolicas.pdf

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Idiomas

Castellano

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Lugar de impartición

Campus Arrosadía:
- Clases teóricas: aulario
- Prácticas: laboratorio de simulación del Departamento de Ingeniería Eléctrica

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