Modelagem, controle e operação de um sistema direct-drive de conversão de energia eólica de 10 MW

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fisch, Leandro Benhur Klinger
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/222037
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2021.
id UFSC_ff0592dac41c16114bd5030f91a7787d
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/222037
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Modelagem, controle e operação de um sistema direct-drive de conversão de energia eólica de 10 MWEngenharia elétricaEnergia eólicaGeradores eólicosTurbinas eólicasDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2021.Modelagem, Controle e Operação de um Sistema Direct-Drive de Conversão de Energia Eólica de 10 MWResumo: O rápido crescimento nas classificações dos sistemas de conversão de energia eólica, principalmente em aplicações offshore, traz novos desafios para o planejamento de sistemas de energia. Além disso, novos procedimentos de rede definem condições de operação cada vez mais rigorosas. Avanços industriais recentes propuseram WECSs offshore de 10, 12 e até 15 MW, alguns dos quais ainda estão em desenvolvimento. Nesse contexto, este trabalho tem como principal objetivo desenvolver o modelo de um sistema direct-drive de conversão de energia eólica com potência de 10 MW, tendo em vista a modelagem, controle e operação desse sistema. Com isso, este trabalho tem o intuito de contribuir com um modelo que possa ser utilizado em estudos de interação dinâmica e estudos de estratégias de controle aplicadas a sistemas conectados à rede. De modo geral, o sistema proposto foi dividido em quatro estágios de conversão de energia, os quais foram analisados e modelados de forma individual. Primeiramente, o estágio de conversão da energia cinética do vento em energia rotacional mecânica, o qual é composto pelo modelo matemático da turbina eólica, incluindo os efeitos wind shear e tower shadow. Na sequência, foi obtido o modelo do gerador síncrono de imãs permanentes, sendo este responsável pela conversão da energia mecânica em energia elétrica. O terceiro estágio é denominado estágio retificador, que é composto pelo conversor 3L-NPC e também por um sistema de controle específico baseado nas regiões de operação da turbina eólica. Por fim, o quarto estágio é o inversor, sendo esse o responsável pela integração do sistema eólico com a rede elétrica e por atender os procedimentos de rede. Após o desenvolvimento dos quatro estágios de conversão, são apresentados os resultados de simulação utilizando o software MATLAB/Simulink. Com os resultados, são então validados todos os modelos matemáticos obtidos, bem como as estratégias de controle desenvolvidas.Abstract: The rapid growth of wind energy conversion systems (WECSs), mainly in offshore applications, brings new challenges to the planning of power systems. In addition, more stringent grid codes have been developed. These standards require more complex systems to ensure proper operation WECS. Recently industrial advances proposed 10-, 12- and even 15 MW WECSs, some are still in development. Thus, this work has as main objective to develop the model of a direct drive wind energy conversion system with a power of 10 MW, in view of the modeling, control and operation of the system. So, this work aims to contribute in dynamic studies or system level control design. In general, the proposed system was divided into four energy conversion subsystems, which were analyzed and modeled individually. Initially, the stage of conversion of the kinetic energy of the wind into mechanical rotational energy, which is composed of the mathematical model of the wind turbine, including the wind shear e tower shadow effects. Then, the permanent magnet synchronous generator model was obtained, which is responsible for converting mechanical energy into electrical energy. The third stage is called the rectifier stage, which consists of the 3L-NPC converter and also a specific control system, based on the regions of operation of the wind turbine. Finally, the fourth stage is the inverter, responsible for integrating the wind system into the electricity grid and fulfil grid codes standards. After the development of the four conversion stages, the simulation results are presented using the MATLAB / Simulink software. All mathematical models and control strategies obtained are validated through the analysis of the obtained results.Heldwein, Marcelo LoboUniversidade Federal de Santa CatarinaFisch, Leandro Benhur Klinger2021-04-12T18:35:17Z2021-04-12T18:35:17Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis262 p.| il., gráfs.application/pdf371461https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/222037porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-04-12T18:35:17Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/222037Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732021-04-12T18:35:17Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Modelagem, controle e operação de um sistema direct-drive de conversão de energia eólica de 10 MW
title Modelagem, controle e operação de um sistema direct-drive de conversão de energia eólica de 10 MW
spellingShingle Modelagem, controle e operação de um sistema direct-drive de conversão de energia eólica de 10 MW
Fisch, Leandro Benhur Klinger
Engenharia elétrica
Energia eólica
Geradores eólicos
Turbinas eólicas
title_short Modelagem, controle e operação de um sistema direct-drive de conversão de energia eólica de 10 MW
title_full Modelagem, controle e operação de um sistema direct-drive de conversão de energia eólica de 10 MW
title_fullStr Modelagem, controle e operação de um sistema direct-drive de conversão de energia eólica de 10 MW
title_full_unstemmed Modelagem, controle e operação de um sistema direct-drive de conversão de energia eólica de 10 MW
title_sort Modelagem, controle e operação de um sistema direct-drive de conversão de energia eólica de 10 MW
author Fisch, Leandro Benhur Klinger
author_facet Fisch, Leandro Benhur Klinger
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Heldwein, Marcelo Lobo
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Fisch, Leandro Benhur Klinger
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia elétrica
Energia eólica
Geradores eólicos
Turbinas eólicas
topic Engenharia elétrica
Energia eólica
Geradores eólicos
Turbinas eólicas
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2021.
publishDate 2021
dc.date.none.fl_str_mv 2021-04-12T18:35:17Z
2021-04-12T18:35:17Z
2021
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 371461
https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/222037
identifier_str_mv 371461
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/222037
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 262 p.| il., gráfs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808652411100725248

Registros relacionados