Regulación de frecuencia y tensión de un generador síncrono, utilizando controlador PID difuso

Abstract

La investigación se centró en el diseño y simulación de un controlador PID difuso para regular la frecuencia y la tensión de un generador síncrono, con el objetivo de garantizar la estabilidad y calidad en sistemas eléctricos. Se desarrollo un modelado matemático del generador síncrono considerando el dominio d-q, además de las dinámicas de interacción eléctricas y mecánicas. Este modelo permitió evaluar la interacción entre el rotor, el campo magnético y las cargas conectadas, proporcionando la base para la implementación del controlador PID difuso. El controlador desarrollado combina las ventajas de un controlador convencional con la flexibilidad y adaptabilidad de controladores basados en lógica difusa. Considerando funciones de membresía pertinentes y reglas difusas adecuadas, se ajusta dinámicamente los parámetros del controlador PID los cuales son las constantes proporcional, integral y derivativa de acuerdo con las variables de error y la derivada del error, permitiendo un control eficiente frente a variaciones en las condiciones de operación. Las simulaciones realizadas demostraron que el controlador logró estabilizar la frecuencia en 60 Hz y la tensión en 220 V, incluso frente a perturbaciones iniciales. Se ha podido observar que los tiempos de estabilización en las oscilaciones transitorias se reducen en comparación con un controlador PID convencional. En el estado estacionario, el sistema mantuvo una sincronización precisa entre el torque mecánico aplicado y el torque electromagnético generado, por lo que la dinámica del generador se mantiene estable. Estos resultados confirman la hipótesis planteada. Futuras investigaciones podrían optimizar las funciones de membresía y validar el desempeño del controlador diseñado en situaciones experimentales con cargas variables.