Modelado Euler-Lagrange del rotor de un aerogenerador tripala como sistema multicuerpo

Resumen

Con el propósito de desarrollar estrategias para el mayor aprovechamiento del recurso eólico, es necesario disponer de modelos confiables para simular la respuesta de los aerogeneradores. Si bien, los fabricantes cuentan con modelos detallados, estos son generalmente de “caja negra”, lo que los hace incluso inutilizable en nuevos diseños. Así, los llamados modelos genéricos han proliferado. Bajo este enfoque, en este artículo se presenta el modelado dinámico del rotor de un aerogenerador tripala usando la formulación Euler-Lagrange. Para su análisis el rotor es descrito como un sistema multicuerpo de cuatro grados de libertad empleando matrices de transformación simplificadas. Se exponen los detalles de la obtención del modelo, y la interpretación de su simulación tridimensional (3D) bajo diversas condiciones, que garantiza una fácil comprobación de la fiabilidad del modelo.

Palabras clave: aerogenerador, dinámica de multicuerpo, Euler-Langrange, rotor, simulación

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Citas

[1] A. R. Jha, Wind turbine technology. CRC Press, 2011.

[2] Bianchi, D. Battista, and Mantz, Wind turbine control systems: principles, modelling & gain scheduling design (Advances in industrial control) POD. Springer, 2006. doi: 10.1007/1-84628-493-7

[3] P. J. Schubel and R. J. Crossley, “Wind Turbine Blade Design,” in Wind Turbine Technology: Principles and Design, M. Adaramola, Ed. Apple Academic Press, 2014, pp. 1–34. doi: 10.1201/b16587.

[4] M. S. Maza, S. Preidikman, And F. G. Flores, “Aeroelasticidad Computacional De Grandes Aerogeneradores: Estado Del Arte, Desafíos Y Áreas De Vacancia,” Mecánica Comput., vol. 35, no. 25, pp. 7–10, 2017.

[5] K. C. Wu, “An approach to the development and analysis of wind turbine control algorithms,” Albuquerque, NM, and Livermore, CA (United States), Mar. 1998. doi: 10.2172/658292.

[6] M. Saleh, A. Nada, A. El-Betar, and A. El-Assal, “Computational Design Scheme for Wind Turbine Drive-Train Based on Lagrange Multipliers,” J. Energy, vol. 2017, pp. 1–16, 2017, doi: 10.1155/2017/4027834.

[7] M. K. Al-Solihat and M. Nahon, “Flexible multibody dynamic modeling of a floating wind turbine,” Int. J. Mech. Sci., vol. 142–143, pp. 518–529, 2018, doi: 10.1016/j.ijmecsci.2018.05.018.

[8] K.-P. Park, J.-H. Cha, and N. Ku, “The flexible multibody dynamics of a floating offshore wind turbine in marine operations,” Ships Offshore Struct., vol. 12, no. 4, pp. 563–574, May 2017, doi:10.1080/17445302.2016.1187373.

[9] Y. Li, A. M. Castro, T. Sinokrot, W. Prescott, and P. M. Carrica, “Coupled multi-body dynamics and CFD for wind turbine simulation including explicit wind turbulence,” Renew. Energy, vol. 76, pp. 338–361, 2015, doi: 10.1016/j.renene.2014.11.014.

[10] X. Jin, L. Li, W. Ju, Z. Zhang, and X. Yang, “Multibody modeling of varying complexity for dynamic analysis of large-scale wind turbines,” Renew. Energy, vol. 90, pp. 336–351, 2016, doi: 10.1016/j.renene.2016.01.003.

[11] A. P. Matus Vicente, M. Á. Hernández López, F. Aguilar Acevedo, and J. J. Arellano Pimentel, “Simulador Tridimensional De La Cinemática Del Rotor De Un Aerogenerador Tripala Con Base En La Convención D-H,” Pist. Educ., vol. 39, no. 128, pp. 1094–1107, 2018.

[12] msc software Corporation, “Adams - The Multibody Dynamics Simulation Solution,” mscsoftware, 2018. [Online]. Available: http://www.mscsoftware.com/product/adams. [Accedido: 3-oct-2018]

[13] DTU Wind Energy, “Welcome to HAWC2 (Horizontal Axis Wind turbine simulation Code 2nd generation),” HAWC2, 2018. . [Online]. Available: http://www.hawc2.dk/hawc2-info. [Accedido: 3-oct-2018]

[14] M. W. Spong, S. Hutchinson, and M. (Mathukumalli) Vidyasagar, Robot modeling and control. John Wiley & Sons, 2006.

[15] A. Barrientos, C. Balaguer, L. F. Peñin, and R. Aracil, Fundamentos De Robotica, 2nd Ed. Madrid Etc.: Mcgraw-Hill, 2007.

[16] A. P. Matus Vicente, “Simulador Tridimensional de la Cinemática del Rotor de un Aerogenerador Tripala,” Universidad del Istmo, 2017.

[17] The MathWorks Inc., “Troubleshoot Common ODE Problems,” mathworks, 2018. . [Online]. Available: https://www.mathworks.com/help/matlab/math/troubleshoot-common-ode-problems.html. [Accedido: 9-oct- 2018]

[18] J. Fortmann, Modeling of Wind Turbines with Doubly Fed Generator System. Springer Science+Business Media, 2015. doi: 10.1007/978-3-658-06882-0

[19] F. Baumjohann, M. Hermanski, R. Diekmann, and J. Kröning, “3D-multi body simulation of wind turbines with flexible components”, DEWI Magazin, no. 21, pp. 63-6, 2002. [Online]. Available: https://www.dewi.de/dewi_res/fileadmin/pdf/publications/Magazin_21/12.pdf
Publicado
2019-10-31