Sistema de controle para turbina eólica de eixo vertical
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19089 |
Resumo: | This master thesis presents the development of a control system to vertical axis wind turbine in order to harnessing its maximum performance. Vertical axis turbine designs and how they could be integrated with urban area are studied, together with a review in literature about methods that aim to improve its coefficient of power and start up condition under very low winds. The turbine in test can generate 1.5 kW employing a permanent magnet synchronous machine. In order to extract the maximum performance is used a DC-DC converter in combination with maximum power point tracking algorithm. The converter supplies a resistive load for experimental tests. Due to the rotor be unreachable, there was no way to measure rotor speed, so that, one current sliding mode observer and an adaptive electromotive force observer are combined resulting in rotor speed estimation. Besides, modelling and simulation aspects about rotor velocities and forces using blade element momentum method are presented to understand its behaviour and how they affect the turbine performance. This analysis is compared with manufacturer data and experimental results. |
id |
UFSM_72d0aacbb9acf21f198cde4742532e8b |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufsm.br:1/19089 |
network_acronym_str |
UFSM |
network_name_str |
Manancial - Repositório Digital da UFSM |
repository_id_str |
|
spelling |
Sistema de controle para turbina eólica de eixo verticalVertical axis wind turbine control systemCoeficiente de potênciaMáquina síncrona de ímãs permanentesObservador de rotaçãoTurbina eólica de eixo verticalCoefficient of powerPermanent magnet synchronous machineRotational speed observerVertical axis wind turbineCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis master thesis presents the development of a control system to vertical axis wind turbine in order to harnessing its maximum performance. Vertical axis turbine designs and how they could be integrated with urban area are studied, together with a review in literature about methods that aim to improve its coefficient of power and start up condition under very low winds. The turbine in test can generate 1.5 kW employing a permanent magnet synchronous machine. In order to extract the maximum performance is used a DC-DC converter in combination with maximum power point tracking algorithm. The converter supplies a resistive load for experimental tests. Due to the rotor be unreachable, there was no way to measure rotor speed, so that, one current sliding mode observer and an adaptive electromotive force observer are combined resulting in rotor speed estimation. Besides, modelling and simulation aspects about rotor velocities and forces using blade element momentum method are presented to understand its behaviour and how they affect the turbine performance. This analysis is compared with manufacturer data and experimental results.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEsta dissertação apresenta o desenvolvimento de um sistema de controle para uma turbina eólica de eixo vertical com o objetivo de extrair seu máximo desempenho. São revisados os tipos de turbinas de eixo vertical e maneiras de integrá-las ao meio urbano. Também é apresentado um estudo sobre as estratégias existentes para melhorar a eficiência destes aerogeradores. Modelagem e simulação aerodinâmica usando blade element momentum method são realizadas para compreender as forças e velocidades que atuam sob rotor e sua influência no desempenho da turbina. A turbina eólica sob teste conta com uma máquina síncrona de ímãs permanentes com capacidade de gerar até 1.5 kW de potência. Para controlar a turbina em seu melhor desempenho, um algoritmo para extração da máxima potência é utilizado em conjunto com um conversor DC-DC. Para testes experimentais o conversor alimentará cargas resistivas. Ainda, devido a impossibilidade do uso de sensores mecânicos para aferir a rotação da máquina síncrona, dois observadores de estados são empregados: um por modos deslizantes para estimar as correntes de fase, e também, um observador adaptativo para a força eletromotriz da máquina; resultando na observação da rotação. Os resultados de simulação são comparados com dados do fabricante e testes experimentais.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaPinheiro, Humbertohttp://lattes.cnpq.br/5900576762082210Souza, Carlos Eduardo dehttp://lattes.cnpq.br/4835041248145487Azzolin, Rodrigo Zelirhttp://lattes.cnpq.br/0985488148768235Ramos, André Jaques2019-12-03T21:45:23Z2019-12-03T21:45:23Z2018-11-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/19089porAttribution-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:UFSM2022-08-09T14:41:15Zoai:repositorio.ufsm.br:1/19089Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-08-09T14:41:15Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
dc.title.none.fl_str_mv |
Sistema de controle para turbina eólica de eixo vertical Vertical axis wind turbine control system |
title |
Sistema de controle para turbina eólica de eixo vertical |
spellingShingle |
Sistema de controle para turbina eólica de eixo vertical Ramos, André Jaques Coeficiente de potência Máquina síncrona de ímãs permanentes Observador de rotação Turbina eólica de eixo vertical Coefficient of power Permanent magnet synchronous machine Rotational speed observer Vertical axis wind turbine CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
title_short |
Sistema de controle para turbina eólica de eixo vertical |
title_full |
Sistema de controle para turbina eólica de eixo vertical |
title_fullStr |
Sistema de controle para turbina eólica de eixo vertical |
title_full_unstemmed |
Sistema de controle para turbina eólica de eixo vertical |
title_sort |
Sistema de controle para turbina eólica de eixo vertical |
author |
Ramos, André Jaques |
author_facet |
Ramos, André Jaques |
author_role |
author |
dc.contributor.none.fl_str_mv |
Pinheiro, Humberto http://lattes.cnpq.br/5900576762082210 Souza, Carlos Eduardo de http://lattes.cnpq.br/4835041248145487 Azzolin, Rodrigo Zelir http://lattes.cnpq.br/0985488148768235 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Ramos, André Jaques |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Coeficiente de potência Máquina síncrona de ímãs permanentes Observador de rotação Turbina eólica de eixo vertical Coefficient of power Permanent magnet synchronous machine Rotational speed observer Vertical axis wind turbine CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
topic |
Coeficiente de potência Máquina síncrona de ímãs permanentes Observador de rotação Turbina eólica de eixo vertical Coefficient of power Permanent magnet synchronous machine Rotational speed observer Vertical axis wind turbine CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
description |
This master thesis presents the development of a control system to vertical axis wind turbine in order to harnessing its maximum performance. Vertical axis turbine designs and how they could be integrated with urban area are studied, together with a review in literature about methods that aim to improve its coefficient of power and start up condition under very low winds. The turbine in test can generate 1.5 kW employing a permanent magnet synchronous machine. In order to extract the maximum performance is used a DC-DC converter in combination with maximum power point tracking algorithm. The converter supplies a resistive load for experimental tests. Due to the rotor be unreachable, there was no way to measure rotor speed, so that, one current sliding mode observer and an adaptive electromotive force observer are combined resulting in rotor speed estimation. Besides, modelling and simulation aspects about rotor velocities and forces using blade element momentum method are presented to understand its behaviour and how they affect the turbine performance. This analysis is compared with manufacturer data and experimental results. |
publishDate |
2018 |
dc.date.none.fl_str_mv |
2018-11-30 2019-12-03T21:45:23Z 2019-12-03T21:45:23Z |
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 |
http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19089 |
url |
http://repositorio.ufsm.br/handle/1/19089 |
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_ |
1805922104365809664 |