Contribuições ao projeto de sistemas eólicos de efeito magnus com rastreamento da máxima potência

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Jinbo, Maro
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
dARK ID: ark:/26339/0013000003j7g
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/12032
Resumo: This work deals with an unconventional wind energy conversion system, in which the wind turbine has rotating cylinders rather than traditional blades. These cylinders can be driven by a brushless DC motor. The turbine operates on the physical principle called Magnus Effect. It presents the mathematical modeling of Magnus turbine and based on this modeling were carried out simulations in PSIM® software. It was implemented and was tested MPPT algorithms type HCC (Hill Climbing Control) for DC brushless motor control for operating the cylinders and hence the power generated by the Magnus turbine. Prototypes of Magnus effect wind system (turbine, generator PMSG, AC / DC converter, DC / DC converter) were built to perform wind tunnel experiments comparing the experimental results with simulated results. We sought to optimize the extraction of wind energy through concepts and innovative solutions in the construction of the turbine, brushless DC servo for rotating cylinders, implementing MPPT algorithms to control the rotation of the cylinder and the static converter. Three turbine concepts are presented and three prototypes were built. Loose cylinders were tested in the wind tunnel and it was measured the lift and drag forces. The "Prototype 3" is 3 m in diameter with two cylinders of 150 mm diameter showed the best experimental results, but still generated mechanical power did not provide an effective net power.
id UFSM_0630bbaa7be5dcc99cadc5c3dd9d3545
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/12032
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Contribuições ao projeto de sistemas eólicos de efeito magnus com rastreamento da máxima potênciaContributions to the development of magnus effect wind system with maximum power point trackingEfeito MagnusTurbina eólica magnusEficiênciaCilindros girantesMagnus effectMagnus effect wind turbineEfficiencyRotating cylindersCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis work deals with an unconventional wind energy conversion system, in which the wind turbine has rotating cylinders rather than traditional blades. These cylinders can be driven by a brushless DC motor. The turbine operates on the physical principle called Magnus Effect. It presents the mathematical modeling of Magnus turbine and based on this modeling were carried out simulations in PSIM® software. It was implemented and was tested MPPT algorithms type HCC (Hill Climbing Control) for DC brushless motor control for operating the cylinders and hence the power generated by the Magnus turbine. Prototypes of Magnus effect wind system (turbine, generator PMSG, AC / DC converter, DC / DC converter) were built to perform wind tunnel experiments comparing the experimental results with simulated results. We sought to optimize the extraction of wind energy through concepts and innovative solutions in the construction of the turbine, brushless DC servo for rotating cylinders, implementing MPPT algorithms to control the rotation of the cylinder and the static converter. Three turbine concepts are presented and three prototypes were built. Loose cylinders were tested in the wind tunnel and it was measured the lift and drag forces. The "Prototype 3" is 3 m in diameter with two cylinders of 150 mm diameter showed the best experimental results, but still generated mechanical power did not provide an effective net power.O presente trabalho trata de um sistema eólico não convencional, cuja turbina eólica possui cilindros girantes no lugar das pás tradicionais. Estes cilindros podem ser acionados por um motor brushless CC (sem escovas). O princípio físico de funcionamento desta turbina baseia-se no que se denomina de “Efeito Magnus”. Apresenta-se a modelagem matemática da turbina Magnus e com base nesta modelagem realizam-se simulações no software PSIM®. Programa-se e testa-se algoritmos de rastreamento da máxima potência líquida MPPT (Maximum Power Point Tracking), do tipo HCC (Hill Climbing Control) no controle do motor brushless CC de acionamento dos cilindros e, consequentemente, da potência gerada pela turbina Magnus. Protótipos de sistema eólico de efeito Magnus (turbina, gerador PMSG, conversores CA/CC, CC/CC) foram construídos para realizar experimentos em túnel de vento, possibilitando comparações dos resultados experimentais com os resultados simulados. Busca-se otimizar a extração da energia dos ventos, através de concepções e soluções inovadoras na construção da turbina, servo acionamento CC brushless para os cilindros girantes, implementação de algoritmos MPPT no controle da rotação dos cilindros e do conversor estático. Três concepções da turbina Magnus são apresentadas e três protótipos construídos. Ensaios de cilindros girantes avulsos com variações nos diâmetros e nas espirais sobrepostas são realizados em túnel de vento com colméias e medem-se as forças de sustentação e de arrasto. O “Protótipo 3” de 3 m de diâmetro com dois cilindros lisos de 150 mm de diâmetro apresentou os melhores resultados experimentais, mas ainda a potência mecânica gerada não proporcionou uma potência líquida efetiva.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaCardoso Junior, Ghendyhttp://lattes.cnpq.br/6284386218725402Farret, Felix Albertohttp://lattes.cnpq.br/5783619992936443De Paris, Aleir Antonio Fontanahttp://lattes.cnpq.br/3705033665796024Pinheiro, Humbertohttp://lattes.cnpq.br/5900576762082210Pinho, João Tavareshttp://lattes.cnpq.br/0847897516772421Trapp, Jordan Gustavohttp://lattes.cnpq.br/1522203196888023Jinbo, Maro2017-11-13T15:02:24Z2017-11-13T15:02:24Z2016-08-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/12032ark:/26339/0013000003j7gporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2017-11-13T15:02:24Zoai:repositorio.ufsm.br:1/12032Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2017-11-13T15:02:24Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Contribuições ao projeto de sistemas eólicos de efeito magnus com rastreamento da máxima potência
Contributions to the development of magnus effect wind system with maximum power point tracking
title Contribuições ao projeto de sistemas eólicos de efeito magnus com rastreamento da máxima potência
spellingShingle Contribuições ao projeto de sistemas eólicos de efeito magnus com rastreamento da máxima potência
Jinbo, Maro
Efeito Magnus
Turbina eólica magnus
Eficiência
Cilindros girantes
Magnus effect
Magnus effect wind turbine
Efficiency
Rotating cylinders
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
title_short Contribuições ao projeto de sistemas eólicos de efeito magnus com rastreamento da máxima potência
title_full Contribuições ao projeto de sistemas eólicos de efeito magnus com rastreamento da máxima potência
title_fullStr Contribuições ao projeto de sistemas eólicos de efeito magnus com rastreamento da máxima potência
title_full_unstemmed Contribuições ao projeto de sistemas eólicos de efeito magnus com rastreamento da máxima potência
title_sort Contribuições ao projeto de sistemas eólicos de efeito magnus com rastreamento da máxima potência
author Jinbo, Maro
author_facet Jinbo, Maro
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Cardoso Junior, Ghendy
http://lattes.cnpq.br/6284386218725402
Farret, Felix Alberto
http://lattes.cnpq.br/5783619992936443
De Paris, Aleir Antonio Fontana
http://lattes.cnpq.br/3705033665796024
Pinheiro, Humberto
http://lattes.cnpq.br/5900576762082210
Pinho, João Tavares
http://lattes.cnpq.br/0847897516772421
Trapp, Jordan Gustavo
http://lattes.cnpq.br/1522203196888023
dc.contributor.author.fl_str_mv Jinbo, Maro
dc.subject.por.fl_str_mv Efeito Magnus
Turbina eólica magnus
Eficiência
Cilindros girantes
Magnus effect
Magnus effect wind turbine
Efficiency
Rotating cylinders
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
topic Efeito Magnus
Turbina eólica magnus
Eficiência
Cilindros girantes
Magnus effect
Magnus effect wind turbine
Efficiency
Rotating cylinders
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
description This work deals with an unconventional wind energy conversion system, in which the wind turbine has rotating cylinders rather than traditional blades. These cylinders can be driven by a brushless DC motor. The turbine operates on the physical principle called Magnus Effect. It presents the mathematical modeling of Magnus turbine and based on this modeling were carried out simulations in PSIM® software. It was implemented and was tested MPPT algorithms type HCC (Hill Climbing Control) for DC brushless motor control for operating the cylinders and hence the power generated by the Magnus turbine. Prototypes of Magnus effect wind system (turbine, generator PMSG, AC / DC converter, DC / DC converter) were built to perform wind tunnel experiments comparing the experimental results with simulated results. We sought to optimize the extraction of wind energy through concepts and innovative solutions in the construction of the turbine, brushless DC servo for rotating cylinders, implementing MPPT algorithms to control the rotation of the cylinder and the static converter. Three turbine concepts are presented and three prototypes were built. Loose cylinders were tested in the wind tunnel and it was measured the lift and drag forces. The "Prototype 3" is 3 m in diameter with two cylinders of 150 mm diameter showed the best experimental results, but still generated mechanical power did not provide an effective net power.
publishDate 2016
dc.date.none.fl_str_mv 2016-08-26
2017-11-13T15:02:24Z
2017-11-13T15:02:24Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufsm.br/handle/1/12032
dc.identifier.dark.fl_str_mv ark:/26339/0013000003j7g
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/12032
identifier_str_mv ark:/26339/0013000003j7g
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Centro de Tecnologia
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
Brasil
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Centro de Tecnologia
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM
instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
instname_str Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron_str UFSM
institution UFSM
reponame_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
collection Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository.name.fl_str_mv Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
repository.mail.fl_str_mv atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com
_version_ 1815172277564604416