Diseño y simulación del rotor de imanes permanentes para el generador síncrono de una turbina eólica de baja potencia

El siguiente proyecto consiste en diseñar y modelar un aerogenerador de eje vertical de 1kW. Como aerogenerador de clase S, con una velocidad esperada 5 m/s. El rendimiento se evalúa en un patrón de viento previamente registrado alrededor de 3 m/s en una locación ubicada en Guadalajara, esperando también explorar otros lugares en donde el viento pueda hacerlo funcionar. Con el objetivo de llegar a los mejores rendimientos aerodinámico, se selecciona un aerogenerador de eje vertical de cuatro palas. El generador eléctrico se considera como máquina síncrona trifásica de imanes permanentes con un rotor externo y la capacidad de convertir hasta 1 kW de potencia mecánica gracias al eje de acoplamiento directo con el rotor eólico, también se pretende alcanzar una velocidad nominal de 175 RPM con una eficiencia del 85% y un par nominal de 70 Nm. Ya que este prototipo está planeado para ser conectado a la red a 120 VAC por un solo convertidor de fuente de tensión diseñado hasta 1.5 kW, una potencia nominal se espera un voltaje de salida de línea a línea de 45 VCA en la salida generador eólico, siendo rectificado ganando un voltaje nominal de bus de CC de 60 VDC, que se puede aumentar hasta 240 VDC a través de un DC-DC convertidor de carga.

The following project consists of designing and modeling a 1kW vertical axis wind turbine. As a class S wind turbine, it has an expected speed of 5 m/s. The performance is evaluated in a previously recorded wind pattern around 3 m/s in a location located inuadalajara, hoping to also explore other places where the wind can make it work. Inorder to achieve the best aerodynamic performance, a four-blade vertical axis wind urbine is selected. The electric generator is considered as a three-phase permanent magnet synchronous machine with an external rotor and the ability to convert up to 1 kW of mechanical power thanks to the direct coupling shaft with the wind rotor, it is also intended to achieve a nominal speed of 175 RPM with an efficiency of 85% and a nominal torque of 70 Nm. Since this prototype is planned to be connected to the network at 120 VAC by a single voltage source converter designed up to 1.5 kW, at nominal power a line-to-line output voltage of 45 VAC is expected at the wind generator output, being rectified gaining a nominal DC bus voltage of 60 VDC, which can be increased up to 240 VDC via a DC-DC charge converter.