Controle de geradores síncronos com ímãs permanentes em aerogeradores sob condições de afundamento de tensão da rede elétrica: falhas simétricas e assimétricas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ivanqui, Josmar
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/132436
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014.
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spelling Controle de geradores síncronos com ímãs permanentes em aerogeradores sob condições de afundamento de tensão da rede elétrica: falhas simétricas e assimétricasEngenharia elétricaEnergia eólicaGeradores eólicosRedes eletricasTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014.Esta tese propõe um novo sistema de controle baseado na Teoria da Potencia Instantânea para um aerogerador com um gerador síncrono de ímãs permanentes (GSIP). Este gerador possui uma força eletromotriz trapezoidal por esta razão o controle proposto traz vantagens em relação aos usuais baseados na transformação de Park. Uma bancada de ensaios foi montada para a validação dos resultados simulados. Utilizou-se um conversor de frequência comandado por um controlador lógico programável (CLP) e estes conectados a uma maquina síncrona de ímãs permanentes, como simulador da turbina eólica, com a finalidade de produzir energia, para acionar o GSIP de 3 kW. O GSIP converte a energia rotacional mecânica em energia elétrica. Dois conversores do tipo fonte de tensão, conectados em topologia back-to-back, são utilizados para conectar este gerador à rede elétrica, nos quais o disparo das chaves se da por modulação PWM vetorial (SV-PWM). A estratégia de controle do conversor do lado do gerador foi implementada com um dSPACE, enquanto que o conversor do lado da rede foi controlado por um DSP. Para garantir a estabilidade do controle da corrente do gerador em toda a sua faixa de potencia, determinou-se matematicamente, em função da posição do rotor, a força eletromotriz (FEM) do GSIP. O sistema se auto ajusta para transferir o máximo de potencia à rede em função da velocidade do vento. A tensão do barramento de corrente contínua (CC) tem seu controle pelo conversor do lado do gerador garantindo a estabilidade do sistema frente a afundamentos simétricos e assimétricos da tensão da rede elétrica. São apresentados resultados de simulação em ambiente Matlab/Simulink, e experimentais coletados na bancada. Com os resultados fica evidente a possibilidade de implantar este sistema com a finalidade de garantir a qualidade de energia de um sistema de geração acoplado à rede elétrica, bem como cumprir as exigências impostas pelas agencias regulamentadoras das concessionarias de energia elétrica.<br>Abstract : This thesis proposes a new control system based on the Theory of Instantaneous Power for a wind turbine with a permanent magnet synchronous generator (PMSG). This generator has a trapezoidal electromotive force, for this reason the proposed control brings advantages over the usual one based on the Park transformation. A test bench was set to validate the simulated results. We used an electrical drive controlled by a programmable logic controller (PLC) and these are connected to a permanent magnet synchronous machine, as a wind turbine simulator, in order to produce power to drive the 3 kW PMSG. The PMSG converts mechanical rotational energy into electrical energy. Two voltage source converters connected in back-to-back topology, are used to connect the generator to the grid, in which the switching is space vector modulated (SV-PWM). The control strategy of the generator-side converter has been implemented with a DSpace, while the network side converter is controlled by a DSP. To ensure the generator current control stability in its entire power band, the PMSG electromotive force (FEM) was determined mathematically as a function of the rotor position. The system automatically adjusts itself to transfer the maximum power to the network as a function of the wind speed. The generatorside converter control of the DC bus voltage ensures the stability of the system when facing symmetrical and asymmetrical voltage sags at the grid terminals. Matlab/Simulink simulation results are presented as well as experimental ones collected on the test bench. With the results it is evident the effectiveness of implementing this system in order to ensure the quality of energy of a generation system coupled to the power grid, as well as meet the requirements imposed by regulatory agencies of electricity concessionaires.Carlson, RenatoVoltolini, HelioUniversidade Federal de Santa CatarinaIvanqui, Josmar2015-04-29T21:04:56Z2015-04-29T21:04:56Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis144 p.| il., grafs.application/pdf333227https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/132436porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2016-03-07T18:59:31Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/132436Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732016-03-07T18:59:31Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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