Operação e controle de uma máquina de relutância variável para armazenadores cinéticos de energia

• Autor(a) principal: Bumpus, Thiago da Silva
• Data de Publicação: 2024
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: http://app.uff.br/riuff/handle/1/32050
• topic: Flywheel; Armazenador de energia cinética; Máquina de relutância variável; Qualidade de energia; Controle eletrônico; Geração de energia; Armazenamento de energia; Máquina; Kinetic energy storage; Variable reluctance machine; Power quality; Electronic control

Há milhares de anos a humanidade vem buscando maneiras de armazenar energia. A partir da revolução industrial, volantes de inércia passaram a ser utilizados em motores a vapor, nas fábricas e nos eixos dos geradores, a fim de se suavizar picos de potência, mas grandes desenvolvimentos só ocorreram no início do século XX, quando passaram a ser considerados como potenciais sistemas de armazenamento de energia. Com o desenvolvimento da sociedade e dos sistemas de energia elétrica, diversos tipos de geração e de cargas surgiram, e com eles, problemas típicos que afetam a qualidade da energia elétrica fornecida. Dos mais comuns, interrupções momentâneas e afundamentos de tensão vêm causando prejuízo aos consumidores, sendo os Sistemas de Armazenamento de Energia Cinética (SAEC) potenciais soluções para resolver os desafios supracitados. Nesse sentido, o presente trabalho será focado no aperfeiçoamento de um protótipo de SAEC, composto por um volante de inércia acionado por uma máquina de relutância variável e seu circuito controlador. Após ensaios iniciais, foram realizadas diversas benfeitorias ao protótipo visando melhorar o desempenho do dispositivo. Foram feitos testes para diferentes condições de operação, buscando o melhor ângulo de disparo, que permitiu alcançar maiores velocidades angulares, melhores taxas de geração por consumo energético, e aumentar a eficiência e capacidade de geração do SAEC. Os resultados comprovaram um avanço no desenvolvimento do protótipo, que, operando em modo motor, alcançou a velocidade de 5.000 rpm, aumentando a energia acumulada em relação ao trabalho anterior. Também foi implementado um novo algoritmo de controle para atuar com afundamentos de tensão superiores a 0,5 V no elo CC, que mudam o modo de operação do SAEC de motor para gerador, mantendo a tensão no barramento estabilizada em 59,5 Vcc. Com isso, o protótipo está apto a ser testado com tensões maiores para que possa ser utilizado em conjunto com um sistema de geração solar de energia, por exemplo. A finalidade é de se obter uma geração constante que poderá ser utilizada em conjunto com bancos de baterias, ou até mesmo para substituí-las num sistema fotovoltaico com armazenamento de energia. Essa combinação é interessante a fim de evitar variações de tensão no elo CC devido às oscilações na energia gerada, como na passagem de nuvens por exemplo, ou no aumento repentino da potência da carga