Controle preditivo baseado em modelo aplicado a um sistema com gerador de inducao duplamente alimentado para conexao com microrredes CC
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30352 |
Resumo: | The use of renewable sources in electricity generation is the main solution found to meet the demand for electricity in a clean and sustainable way. Among these sources, wind energy stands out, growing both in Brazil and in the world, being installed on land or at sea. The generator model that has been consolidating for this energy source is the doubly fed induction generator (DFIG), with the ability to operate at variable speed and also control active and reactive power in a decoupled way. Through the growth of direct current (DC) microgrids, which can connect several generating sources to the same bus without needing to synchronize them and feed loads of different frequencies with inverters, wind system studies have been evaluated and implemented in these grids in order to take advantage of this configuration. Thus, this work uses the DFIG topology connected to the DC grid through a diode rectifier on the stator side (DFIG-DC), controlling only the rotor side converter with the finite control set model predictive control (FCS-MPC). This technique stands out both for its simplicity in using the mathematical model of the plant as the basis of its control, and also for its high dynamic performance. In this way, the behavior of the system is analyzed for two different controls: predictive current control (PCC) and predictive torque (and flux) control (PTC), performing comparisons of the main variables in steady state and transient. The system was simulated using softwares PSIM ®, Matlab ® e DevC++ ® and implemented experimentally in the laboratory for the purpose of validate the operation of the techniques in the generation system. |
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Controle preditivo baseado em modelo aplicado a um sistema com gerador de inducao duplamente alimentado para conexao com microrredes CCEnergia eólicaGerador de indução duplamente alimentado (DFIG)Controle preditivo - CorrenteControle preditivo - Fluxo e conjugadoMicrorredes CCWind energyDoubly-fed induction generatorPredictive control - CurrentPredictive control - Torque and fluxDC microgridsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThe use of renewable sources in electricity generation is the main solution found to meet the demand for electricity in a clean and sustainable way. Among these sources, wind energy stands out, growing both in Brazil and in the world, being installed on land or at sea. The generator model that has been consolidating for this energy source is the doubly fed induction generator (DFIG), with the ability to operate at variable speed and also control active and reactive power in a decoupled way. Through the growth of direct current (DC) microgrids, which can connect several generating sources to the same bus without needing to synchronize them and feed loads of different frequencies with inverters, wind system studies have been evaluated and implemented in these grids in order to take advantage of this configuration. Thus, this work uses the DFIG topology connected to the DC grid through a diode rectifier on the stator side (DFIG-DC), controlling only the rotor side converter with the finite control set model predictive control (FCS-MPC). This technique stands out both for its simplicity in using the mathematical model of the plant as the basis of its control, and also for its high dynamic performance. In this way, the behavior of the system is analyzed for two different controls: predictive current control (PCC) and predictive torque (and flux) control (PTC), performing comparisons of the main variables in steady state and transient. The system was simulated using softwares PSIM ®, Matlab ® e DevC++ ® and implemented experimentally in the laboratory for the purpose of validate the operation of the techniques in the generation system.Fundação de Apoio à Pesquisa do Estado da Paraíba - FAPESQO emprego das fontes renováveis na geração de energia elétrica é a principal solução encontrada para suprir a demanda de eletricidade de forma limpa e sustentável. Dentre essas fontes, a energia eólica destaca-se bastante, crescendo tanto no Brasil, como no mundo, sendo instalada em terra ou no mar. O modelo de gerador que vem se consolidando para essa fonte de energia é o gerador de indução duplamente alimentado (DFIG), com capacidade de operar em velocidade variável e ainda controlar a potência ativa e reativa de forma desacoplada. Com o crescimento das microrredes de corrente contínua (CC), as quais podem conectar várias fontes geradoras ao mesmo barramento sem necessitar sincronizá-las e alimentar cargas de diferentes frequências com inversores, estudos de sistemas eólicos têm sido avaliados e implementados nessas redes em busca de aproveitar as vantagens dessa configuração. Assim, este trabalho utiliza a topologia do DFIG conectado à rede CC mediante um retificador a diodos no lado do estator (DFIG-DC), controlando apenas o conversor do lado do rotor com a técnica de controle preditivo com conjunto de controle finito (FCS-MPC). Esta técnica destaca-se tanto por sua simplicidade ao utilizar, como base do seu controle, o modelo matemático da planta, como também, por seu elevado desempenho dinâmico. O comportamento do sistema é analisado para dois diferentes controles, controle preditivo de corrente (PCC) e controle preditivo de conjugado (e fluxo) (PTC), realizando comparações das principais variáveis em regime permanente e transitório. O sistema foi simulado através dos softwares PSIM ®, Matlab ® e DevC++ ® e implementado experimentalmente em laboratório de modo a validar o funcionamento das técnicas no sistema de geração.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia ElétricaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFPBMelo, Victor Felipe Moura Bezerrahttp://lattes.cnpq.br/3565112586527659Rocha, Nadyhttp://lattes.cnpq.br/4787268954488040Lucena, Lucas Fabrício Medeiros de2024-06-04T10:08:15Z2023-11-062024-06-04T10:08:15Z2023-09-05info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30352porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2024-06-05T06:08:24Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/30352Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2024-06-05T06:08:24Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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