El Generador de Inducción de Doble Alimentación (DFIG) es una de las tecnologías más implementadas en la industria eólica debido a su capacidad para operar en un rango de velocidades variables con convertidores de potencia de capacidad reducida. Este sistema utiliza una configuración de convertidores PWM "back-to-back" para gestionar el flujo de potencia entre el rotor y la red eléctrica, permitiendo la implementación de algoritmos de seguimietno del punto de máxima potencia (MPPT).

Control del Convertidor del Lado del Rotor (RSC)

El objetivo principal del RSC es controlar de forma independiente la potencia activa y reactiva del estator. Para ello, se emplea una estrategia de control vectorial orientada al flujo del estator o a la tensión del estator. El esquema de control se organiza en una estructura de doble lazo: un lazo externo de potencia y un lazo interno de corriente.

# Implementación del lazo externo de control de potencia
def controlador_potencia_externo(p_consigna, p_real, acumulador_error):
    gain_p = 0.6
    gain_i = 0.15
    
    error_p = p_consigna - p_real
    acumulador_error += error_p
    
    # Cálculo de la corriente de referencia para el eje d
    i_rotor_d_ref = (gain_p * error_p) + (gain_i * acumulador_error)
    return i_rotor_d_ref, acumulador_error

# Implementación del lazo interno de control de corriente
def controlador_corriente_interno(i_ref, i_medida, sumatorio_error):
    k_prop = 0.4
    k_int = 0.08
    
    error_i = i_ref - i_medida
    sumatorio_error += error_i
    
    # Generación de la tensión de referencia para el control PWM
    v_rotor_d_cmd = (k_prop * error_i) + (k_int * sumatorio_error)
    return v_rotor_d_cmd, sumatorio_error

Control del Convertidor del Lado de la Red (GSC)

El GSC tiene la función de mantener constante la tensión del bus de corriente continua (DC Link) y asegurar que el intercambio de potencia con la red se realice con un factor de potencia unitario. Se utiliza un control vectorial orientado a la tensión de la red.

# Control del bus de tensión continua
def regulador_tension_dc(vdc_ref, vdc_medida, int_error_v):
    kp_v = 0.45
    ki_v = 0.1
    
    diff_v = vdc_ref - vdc_medida
    int_error_v += diff_v
    
    # La salida define la referencia de corriente activa para el GSC
    i_red_d_ref = kp_v * diff_v + ki_v * int_error_v
    return i_red_d_ref, int_error_v

Algoritmo de Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT)

Para maximizar la extracción de energía del viento, se utiliza el método de la curva de potencia óptima. Este algoritmo ajusta la velocidad del generador para que coincida con la punta de velocidad (Tip Speed Ratio) óptima en función de la velocidad del viento detectada.

# Módulo de optimización de potencia (MPPT)
def estimar_potencia_optima(velocidad_viento):
    # Tabla de mapeo: Velocidad del viento (m/s) -> Potencia Óptima (W)
    mapa_rendimiento = {
        3.5: 50.0,
        5.0: 220.0,
        7.5: 650.0,
        10.0: 1200.0,
        12.5: 2000.0
    }
    
    velocidades = sorted(mapa_rendimiento.keys())
    
    if velocidad_viento <= velocidades[0]:
        return mapa_rendimiento[velocidades[0]]
    if velocidad_viento >= velocidades[-1]:
        return mapa_rendimiento[velocidades[-1]]
        
    # Interpolación lineal para valores intermedios
    for i in range(len(velocidades) - 1):
        v_low = velocidades[i]
        v_high = velocidades[i+1]
        if v_low <= velocidad_viento <= v_high:
            p_low = mapa_rendimiento[v_low]
            p_high = mapa_rendimiento[v_high]
            return p_low + (velocidad_viento - v_low) * (p_high - p_low) / (v_high - v_low)

Características del Modelo de Simulación

El modelo matemático desarrollado permite analizar el comportamiento dinámico del DFIG ante variaciones en la velocdiad del viento y perturbaciones en la red. Se enfoca en la estabilidad del bus DC y la precisión del desacoplamiento entre las potencias activa y reactiva. La estructura modular facilita la integración de diferentes perfiles de viento y la validación de las leyes de control PI en un entorno de simulación profesional.