Controle coordenado de um parque eólico offshore considerando um sistema de transmissão MMC-HVDC operando nos modos on-grid e off-grid
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFJF |
Texto Completo: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15272 |
Resumo: | Este trabalho apresenta uma estratégia de controle para a integração de um parque eólico offshore à rede elétrica onshore através de um sistema de transmissão HVDC baseado em conversores modulares multiníveis. O algoritmo proposto permite a operação do sistema HVDC conectado (on-grid) ou desconectado (off-grid) da rede elétrica. Independentemente do modo de operação, o MMC retificador funciona como um conversor formador de rede para unidades geradoras eólicas, impondo tensão à rede coletora. Durante a operação conectada à rede, o MMC inversor regula a tensão do link HVDC enquanto as unidades geradoras são controladas para rastrear a potência máxima das turbinas eólicas. Por outro lado, em caso de desconexão da rede, o MMC inversor passa a regular a tensão CA do barramento de conexão, mantendo o fornecimento de energia para as cargas locais. Enquanto isso, o controle do gerador deixa de rastrear a potência máxima das turbinas e começa a regular a tensão CC do sistema de transmissão, evitando uma injeção excessiva de potência no link HVDC. Além disso, o controle do ângulo de passo da turbina eólica é usado para manter a velocidade do gerador em um valor fixo. Modelos matemáticos são desenvolvidos para cada modo de operação permitindo o projeto dos controladores dos conversores. Todas as malhas de controle foram projetadas no referencial síncrono. Resultados de simulação digital obtidos com o modelo implementado no PSCAD/EMTDC são usado para demonstrar o desempenho dos controladores projetados e validar a eficácia do algoritmo proposto. |
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Durante a operação conectada à rede, o MMC inversor regula a tensão do link HVDC enquanto as unidades geradoras são controladas para rastrear a potência máxima das turbinas eólicas. Por outro lado, em caso de desconexão da rede, o MMC inversor passa a regular a tensão CA do barramento de conexão, mantendo o fornecimento de energia para as cargas locais. Enquanto isso, o controle do gerador deixa de rastrear a potência máxima das turbinas e começa a regular a tensão CC do sistema de transmissão, evitando uma injeção excessiva de potência no link HVDC. Além disso, o controle do ângulo de passo da turbina eólica é usado para manter a velocidade do gerador em um valor fixo. Modelos matemáticos são desenvolvidos para cada modo de operação permitindo o projeto dos controladores dos conversores. Todas as malhas de controle foram projetadas no referencial síncrono. Resultados de simulação digital obtidos com o modelo implementado no PSCAD/EMTDC são usado para demonstrar o desempenho dos controladores projetados e validar a eficácia do algoritmo proposto.This work presents a control strategy for the integration of an offshore wind farm to the onshore electrical grid through an HVDC transmission system based on modular multilevel converters. The proposed algorithm allows the operation of the HVDC system connected (on-grid) or isolated (off-grid) from the mains. Regardless of the operating mode, the MMC rectifier works as a grid-forming converter for wind generating units, imposing voltage to the collector network. During the grid-connected operation, the MMC inverter regulates the dc-link voltage while the generating units are controlled to track the maximum power of the wind turbines. On the other hand, in case of disconnection from the grid, the MMC inverter starts to regulate the ac voltage of the connection bus, maintaining the energy supply for the local loads. Meanwhile, the generator control stops to track the maximum power of the turbines and starts to regulate the dc-link voltage, avoiding an excessive injection of power in the HVDC link. In addition, the pitch angle control of the wind turbine is used to keep the generator speed at a fixed value. Mathematical models are developed for each mode of operation allowing the design of the converters’ controllers. All control loops were designed in the synchronous reference frame. Digital simulation results obtained with a model implemented in PSCAD/EMTDC are used to demonstrate the performance of the designed controllers and to validate the effectiveness of the proposed algorithm.porUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)Programa de Pós-graduação em Engenharia ElétricaUFJFBrasilFaculdade de EngenhariaAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICASistemas de conversão de energia eólicaVSC-HVDCMMCIntegração de sistemas WECSOperação off-gridWind energy conversion systemsWECS systems integrationOff-grid operationControle coordenado de um parque eólico offshore considerando um sistema de transmissão MMC-HVDC operando nos modos on-grid e off-gridinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFJFinstname:Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)instacron:UFJFCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8805https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15272/2/license_rdfc4c98de35c20c53220c07884f4def27cMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15272/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53ORIGINALmatheussenepaulo.pdfmatheussenepaulo.pdfapplication/pdf6383197https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15272/1/matheussenepaulo.pdf835b5178d5aa46a566a10148b6ee31a3MD51TEXTmatheussenepaulo.pdf.txtmatheussenepaulo.pdf.txtExtracted texttext/plain159847https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15272/4/matheussenepaulo.pdf.txtc98b6304ece63bff4aeca58f18bcb79aMD54THUMBNAILmatheussenepaulo.pdf.jpgmatheussenepaulo.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1164https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/15272/5/matheussenepaulo.pdf.jpgdfcf50a7bfb51cc695d5f64b7220a81bMD55ufjf/152722023-04-13 03:12:27.09oai:hermes.cpd.ufjf.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufjf.br/oai/requestopendoar:2023-04-13T06:12:27Repositório Institucional da UFJF - Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)false |
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