Sistema de controle para turbina eólica de eixo vertical

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ramos, André Jaques
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