Análise do desempenho de um sistema de geração eólica conectado à rede elétrica usando a teoria de potência conservativa para realizar compensação de potência reativa, de desbalanceamentos de fases e filtragem ativa

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Souza, Ramon Rodrigues de, 1990-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1640535
Resumo: Orientador: Ernesto Ruppert Filho
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spelling Análise do desempenho de um sistema de geração eólica conectado à rede elétrica usando a teoria de potência conservativa para realizar compensação de potência reativa, de desbalanceamentos de fases e filtragem ativaAnalysis of the performance of a wind generation system connected to the electrical network using the conservative power theory to perform reactive power compensation, phase unbalancing and active filteringHarmônicos (Ondas elétricas)Energia eólicaSistemas elétricos de potênciaGeradores de induçãoFator de potênciaHarmonics (Electric waves)Wind energyElectric power systemsInduction generatorsPower factorOrientador: Ernesto Ruppert FilhoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoResumo: Nesta tese é utilizada a teoria de potência conservativa, do inglês conservative power theory (CPT), como uma técnica que possibilita adicionar a sistemas de geração eólica com gerador de indução de rotor bobinado compensação de potência reativa, compensação de desbalanceamentos de fase, bem como realizar filtragem ativa. Considerando-se a localização de plantas industriais, em regiões com potencial eólico, imaginou-se a possiblidade da utilização da tecnologia presente nos parques eólicos modernos para a realização de serviços auxiliares, além do já consolidado controle da potência ativa. A formulação matemática da CPT será apresentada com o objetivo de mostrar ao leitor como as equações são empregadas para determinar os comportamentos das cargas estudadas e como estas relações matemáticas podem ser úteis na geração de funções referências que permitem acrescentar ao sistema de controle dos conversores do lado da rede elétrica as funções auxiliares. Finalmente, são apresentadas as análises dos resultados da simulação computacional de um sistema de geração eólica configurado para operar como uma minigeração distribuída contendo as funções auxiliares. Para tanto, utilizaram-se 3 sistemas de geração eólica de 1,5 MW de potência instalados junto à um conjunto de cargas de comportamentos não-linear, reativo e desbalanceado. Por meio de resultados de simulações utilizando o software MATLAB/Simulink foram comprovadas as efetividades da aplicação da teoria de potência para realizar funções de compensação de reativos, compensação de desbalanceamentos e filtragem de componentes harmônicas para diferentes pontos de operação do sistema de geração eólica. Os valores absolutos das componentes harmônicas que contribuem para as distorções da corrente elétrica foram reduzidas. Em 11,5 s a componente harmônica de 5ª ordem foi reduzida de 194,5 A para 37,91 A e a componente harmônica de 7ª ordem foi reduzida de 92,91 A para 14,86 A em termos de seus valores eficazes. Em 11,5 s com a compensação do desbalancemento os valores das amplitudes das correntes medidas na rede elétrica mudaram de 4515 A, 4813 A e 4337 A para 4290 A, 4266 A e 4193 A. A compensação de potência reativa foi de 431.800 var em 11,5 s quando a carga solicitou da rede elétrica 431.200 varAbstract: In this thesis is described a technique for adding auxiliary functions of wind power generation system with doubly-fed induction machine connected near nonlinear loads, reactive or unbalanced. Due to the location of industrial plants, in regions with wind potential, imagined the possibility of using the technology present in modern wind farms to carry out auxiliary services, in addition to the already consolidated control of active power. The mathematical formulation of the power theory is presented in order to show the reader how the equations are used to determine the behavior of the studied loads and how these mathematical relationships can be useful in the generation of reference functions that allow adding to the grid side converter control systems the auxiliary functions. Finally, the results of the computer simulation of a wind power generation system configured to operate such as a distributed mini-generation are presented, containing reactive compensation functions, compensation of unbalances between the electric line currents and filtering of harmonic components. For this purpose, three wind power generation systems of 1.5 MW were used, installed together with a set of loads with non-linear, reactive and unbalanced behavior. The results of simulations using the MATLAB / Simulink software proved the effectiveness of applying the power theory to perform reactive compensation functions, unbalance compensation and harmonic component filtering for different points of operation of the wind generation system. The absolute values of the harmonic components that contribute to electrical current distortions have been reduced. In 11.5 s the 5th order harmonic component was reduced from 194.5 A to 37.91 A and the 7th order harmonic component was reduced from 92.91 A to 14.86 A in terms of its effective values. In 11.5 s with the unbalance compensation, the values of the amplitudes of the currents measured in the electrical network changed from 4515 A, 4813 A and 4337 A to 4290 A, 4266 A and 4193 A. The reactive power compensation was 431,800 var in 11.5 s when the load requested from the mains 431.200 varDoutoradoEnergia ElétricaDoutor em Engenharia ElétricaCAPES88882.329455/2019-01[s.n.]Ruppert Filho, Ernesto, 1948-Pomilio, José AntenorMoreira, Adson BezerraMorales Paredes, Helmo KelisSilva, Luiz Carlos Pereira daUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de ComputaçãoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSouza, Ramon Rodrigues de, 1990-20202020-10-29T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online ( 110 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1640535SOUZA, Ramon Rodrigues de. Análise do desempenho de um sistema de geração eólica conectado à rede elétrica usando a teoria de potência conservativa para realizar compensação de potência reativa, de desbalanceamentos de fases e filtragem ativa . 2020. 1 recurso online ( 110 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1640535. 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