Contribuição ao estudo do gerador de indução duplamente alimentado: operação durante distúrbios na rede elétrica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Costa, Jean Patric da
Data de Publicação: 2010
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Manancial - Repositório Digital da UFSM
Texto Completo: http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3665
Resumo: The Doubly Fed Induction Generator (DFIG) is one of the most frequently deployed large grid connected Wind Turbines (WT) concept. The implementation of classical vector control techniques, have been proven to work well for considering the initial grid code requirements. However, recently many grid operators are requiring WT to remain connected during grid faults, resulting in low voltage fault ride through capability (LVRT). In addition, it is required for WTs to contribute with reactive support during the fault. As a result, the improvements of the transient behavior of the DFIG, the power converter protection and the controller design have become a challenge for WT manufactures. This work presents a high performance stationary frame non-linear controller for doubly fed induction generator, which improves the steady state and transient behavior of the grid connected wind turbines especially under unbalance voltage dips resulting from network unbalance faults. A controller design procedure that guarantees the DFIG stability under uncertainties and disturbances at grid side is presented in details. Furthermore, it is demonstrated in the thesis that with the proposed controller different goals such as control of grid side active and reactive power, minimization of torque pulsation under unbalance operation and improvement of the low voltage ride through capability can be easily achieved. Simulations and experimental results are given to illustrate the good performance of a grid connected DFIG with the proposed controller.
id UFSM_57963cd1f32bf4f560ab6c9de52bb814
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsm.br:1/3665
network_acronym_str UFSM
network_name_str Manancial - Repositório Digital da UFSM
repository_id_str
spelling Contribuição ao estudo do gerador de indução duplamente alimentado: operação durante distúrbios na rede elétricaContribution to study of doubly-fed induction generators: operation under network disturbancesGeração eólicaRequisitos de conexãoGerador de indução de dupla alimentaçãoSuporte de reativos durante faltas na rede elétricaWind turbinesGrid requirementsDoubly-fed induction generatorReactive current support during grid voltages sagsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThe Doubly Fed Induction Generator (DFIG) is one of the most frequently deployed large grid connected Wind Turbines (WT) concept. The implementation of classical vector control techniques, have been proven to work well for considering the initial grid code requirements. However, recently many grid operators are requiring WT to remain connected during grid faults, resulting in low voltage fault ride through capability (LVRT). In addition, it is required for WTs to contribute with reactive support during the fault. As a result, the improvements of the transient behavior of the DFIG, the power converter protection and the controller design have become a challenge for WT manufactures. This work presents a high performance stationary frame non-linear controller for doubly fed induction generator, which improves the steady state and transient behavior of the grid connected wind turbines especially under unbalance voltage dips resulting from network unbalance faults. A controller design procedure that guarantees the DFIG stability under uncertainties and disturbances at grid side is presented in details. Furthermore, it is demonstrated in the thesis that with the proposed controller different goals such as control of grid side active and reactive power, minimization of torque pulsation under unbalance operation and improvement of the low voltage ride through capability can be easily achieved. Simulations and experimental results are given to illustrate the good performance of a grid connected DFIG with the proposed controller.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoTurbinas eólicas modernas que utilizam o Gerador de Indução Duplamente Alimentado (GIDA) são amplamente empregadas para geração de energia elétrica. Essa grande parcela de aero-geradores baseados na tecnologia GIDA e técnicas de controle vetorial clássicas já comprovaram ao longo dos últimos anos que este conceito apresenta méritos e foi capaz de satisfazer requisitos de conexão de turbinas eólicas com a rede elétrica inicialmente elaborados. No entanto, atualmente, os operadores do sistema estão revisando os códigos de rede em muitos países, introduzindo novos requisitos e estreitando os limites definidos inicialmente. Basicamente, os geradores eólicos estão assumindo maiores responsabilidades no sistema de potência. A capacidade de sobrevivência e suporte de reativos durante afundamentos de tensão, introduzidos nos novos códigos de rede, tornaram-se os maiores desafios para os fabricantes de aero-geradores com tecnologia GIDA. Essa tese de doutorado tem como principal objetivo desenvolver estratégias de controle para melhorar o desempenho dinâmico do Gerador de Indução Duplamente Alimentado conectado a rede elétrica frente aos requisitos de sobrevivência aos afundamentos de tensão no Ponto de Conexão (PC). Para isso, essa tese propõe um controlador não linear de alto desempenho baseado em modos deslizantes para o controle do GIDA em eixos estacionários. O controlador proposto melhora o comportamento transitório do GIDA principalmente durante distúrbios na tensão no PC. O projeto do controlador é desenvolvido de forma a garantir a estabilidade do GIDA conectado à rede elétrica mesmo considerando incertezas associadas ao modelo nominal. Outras características do controlador proposto, além da robustez, são a sua simplicidade de implementação e a sua excelente resposta transitória. Ainda, dois modos de operação são propostos para geração de referência do GIDA, MODO 1 para operação em condições normais da tensão da rede elétrica, MODO 2 com uma metodologia para o cálculo das referências de corrente de forma a dar suporte de reativos durante faltas próximas ao PC. O comportamento dinâmico do sistema e o desempenho da estratégia de controle são verificadas através de simulações e também experimentalmente.Universidade Federal de Santa MariaBREngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaPinheiro, Humbertohttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4765248J6Câmara, Helder Tavareshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4700674J6Campos, Alexandrehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780200P7Marques, Luis Carlos de SouzaCamargo, Robinson Figueiredo dehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4705631A0Costa, Jean Patric da2017-05-262017-05-262010-08-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfapplication/pdfCOSTA, Jean Patric da. Contribution to study of doubly-fed induction generators: operation under network disturbances. 2010. 103 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2010.http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3665porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2017-07-25T13:58:27Zoai:repositorio.ufsm.br:1/3665Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2017-07-25T13:58:27Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
dc.title.none.fl_str_mv Contribuição ao estudo do gerador de indução duplamente alimentado: operação durante distúrbios na rede elétrica
Contribution to study of doubly-fed induction generators: operation under network disturbances
title Contribuição ao estudo do gerador de indução duplamente alimentado: operação durante distúrbios na rede elétrica
spellingShingle Contribuição ao estudo do gerador de indução duplamente alimentado: operação durante distúrbios na rede elétrica
Costa, Jean Patric da
Geração eólica
Requisitos de conexão
Gerador de indução de dupla alimentação
Suporte de reativos durante faltas na rede elétrica
Wind turbines
Grid requirements
Doubly-fed induction generator
Reactive current support during grid voltages sags
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
title_short Contribuição ao estudo do gerador de indução duplamente alimentado: operação durante distúrbios na rede elétrica
title_full Contribuição ao estudo do gerador de indução duplamente alimentado: operação durante distúrbios na rede elétrica
title_fullStr Contribuição ao estudo do gerador de indução duplamente alimentado: operação durante distúrbios na rede elétrica
title_full_unstemmed Contribuição ao estudo do gerador de indução duplamente alimentado: operação durante distúrbios na rede elétrica
title_sort Contribuição ao estudo do gerador de indução duplamente alimentado: operação durante distúrbios na rede elétrica
author Costa, Jean Patric da
author_facet Costa, Jean Patric da
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Pinheiro, Humberto
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4765248J6
Câmara, Helder Tavares
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4700674J6
Campos, Alexandre
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4780200P7
Marques, Luis Carlos de Souza
Camargo, Robinson Figueiredo de
http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4705631A0
dc.contributor.author.fl_str_mv Costa, Jean Patric da
dc.subject.por.fl_str_mv Geração eólica
Requisitos de conexão
Gerador de indução de dupla alimentação
Suporte de reativos durante faltas na rede elétrica
Wind turbines
Grid requirements
Doubly-fed induction generator
Reactive current support during grid voltages sags
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
topic Geração eólica
Requisitos de conexão
Gerador de indução de dupla alimentação
Suporte de reativos durante faltas na rede elétrica
Wind turbines
Grid requirements
Doubly-fed induction generator
Reactive current support during grid voltages sags
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
description The Doubly Fed Induction Generator (DFIG) is one of the most frequently deployed large grid connected Wind Turbines (WT) concept. The implementation of classical vector control techniques, have been proven to work well for considering the initial grid code requirements. However, recently many grid operators are requiring WT to remain connected during grid faults, resulting in low voltage fault ride through capability (LVRT). In addition, it is required for WTs to contribute with reactive support during the fault. As a result, the improvements of the transient behavior of the DFIG, the power converter protection and the controller design have become a challenge for WT manufactures. This work presents a high performance stationary frame non-linear controller for doubly fed induction generator, which improves the steady state and transient behavior of the grid connected wind turbines especially under unbalance voltage dips resulting from network unbalance faults. A controller design procedure that guarantees the DFIG stability under uncertainties and disturbances at grid side is presented in details. Furthermore, it is demonstrated in the thesis that with the proposed controller different goals such as control of grid side active and reactive power, minimization of torque pulsation under unbalance operation and improvement of the low voltage ride through capability can be easily achieved. Simulations and experimental results are given to illustrate the good performance of a grid connected DFIG with the proposed controller.
publishDate 2010
dc.date.none.fl_str_mv 2010-08-30
2017-05-26
2017-05-26
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 COSTA, Jean Patric da. Contribution to study of doubly-fed induction generators: operation under network disturbances. 2010. 103 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2010.
http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3665
identifier_str_mv COSTA, Jean Patric da. Contribution to study of doubly-fed induction generators: operation under network disturbances. 2010. 103 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2010.
url http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3665
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 application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
BR
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Maria
BR
Engenharia Elétrica
UFSM
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
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_ 1805922099977519104