Optimal LQG controller for adjusting the rudder supplying water to the turbine of small and medium-sized hydroelectric power plants

Controlador LQG óptimo para ajustar el timón que suministra agua a la turbina de pequeñas y medianas centrales hidroeléctricas

Este artículo es el resultado de la investigación "Controlador óptimo LQG para abrir el timón que suministra agua a la turbina de pequeñas y medianas centrales hidroeléctricas" desarrollada en la Universidad de Energía Eléctrica de Vietnam en 2019. Para mantener la frecuencia de la tensión emitida del generador en el valor nominal de 50 Hz, los autores presentan una solución para aplicar la teoría de control óptimo para crear un comando para controlar el ángulo del timón para ajustar el flujo de agua en la turbina. El artículo presentó sobre el algoritmo de formación del valor de orden, para estabilizar la frecuencia de la tensión de transmisión en el valor estándar de 50 Hz. En este artículo, las leyes para controlar el timón que suministra agua a la turbina de pequeñas y medianas centrales hidroeléctricas se sintetizan mediante la teoría de control óptimo. Para establecer las reglas de control óptimo, el trabajo propone utilizar el filtro de Kalman para estimar el estado del objeto. De este modo, la frecuencia de la tensión generada se estabilizará cuando cambie la carga. La eficacia del funcionamiento estable y dinámico de la estrategia de control se verificó utilizando el software Matlab/Simulink. El sistema propuesto puede compensar las fluctuaciones de potencia y es eficaz en términos de regulación de potencia. El algoritmo presentado en el trabajo es la base para la configuración del software a la hora de diseñar y fabricar la combinación turbina-generador. Aplicando este algoritmo, el proceso de ajuste de la potencia transmitida en función de la carga requerida se realizará con calidad.

INTRODUCCIÓN

El artículo [1] presentó un modelo matemático que describe la relación entre el ángulo de rotación del timón para suministrar energía potencial y energía cinética de una columna de agua para turbinas de la combinación "turbina + generador" en centrales hidroeléctricas pequeñas y medianas. Sin embargo, no se presentó el algoritmo de formación del valor de orden, para estabilizar la frecuencia de la tensión de transmisión en el valor estándar de 50 Hz. En este trabajo, los autores presentan una solución para aplicar la teoría de control óptimo para crear una orden de control del ángulo del timón para ajustar el flujo de agua en la turbina, manteniendo así la frecuencia de la tensión emitida del generador en el valor nominal de 50 Hz, bajo condiciones cambiantes de carga y altura de la columna de agua.

Se diseñan controladores óptimos estructurados proporcionales-integrales utilizando una estrategia de control de realimentación de estado completo que emplea el criterio de minimización del índice de rendimiento.