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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Acionamento de geradores síncronos a ímãs permanentes com bobinas abertas em sistemas de conversão de energia eólica
Authors: Valmor Ricardi Junior
First Advisor: Victor Flores Mendes
First Co-advisor: Clodualdo Venicio de Sousa
First Referee: Clodualdo Venicio de Sousa
Second Referee: Marcos Antonio Severo Mendes
Third Referee: Marcelo Martins Stopa
Abstract: Este trabalho aborda sistemas de conversão de energia eólica com bobinas abertas. Devido à expansão que ocorre em instalações de geradores eólicos de grande potência, principalmente fora do continente, soluções como conversores multiníveis de alta potência estão sendo pesquisados para suportar esse novo patamar na eletrônica de potência. Como os dispositivos semicondutores estão operando muito próximos de seus limites, a combinação de elementos básicos para a construção de equipamentos multiníveis tem sido uma saída para comportar a transferência de elevados níveis de potência. Como uma das alternativas para este obstáculo, a topologia com bobinas abertas, que já era estudada em acionamentos de motores de elevada potência há mais de uma década, consiste em não realizar um fechamento usual em estrela ou triângulo nos terminais da máquina, mas conectar todos os terminais em dois conversores. A partir de dois conversores de dois níveis, com esta estrutura, atinge-se o comportamento de conversores de três níveis, ou seja, um esquema multinível. Este caso foi estudado, aplicando dois conversores Back-to-Back interligando um gerador síncrono a ímãs permanentes à rede. Uma simulação computacional foi realizada no software MATLAB, por meio de modelos matemáticos do sistema, desde a rede até a máquina, para um sistema de 2MW. Os resultados foram analisados com luz na teoria. Em seguida, uma bancada de ensaios em escala reduzida de potência de 10kVA foi projetada, construída e colocada em operação para um sistema similar, mas de menor potência. Com algumas variações em relação ao sistema simulado, testes experimentais foram realizados para validar os resultados obtidos através da ferramenta computacional e do estudo teórico.
Abstract: This work deals with wind energy conversion systems with open-end winding. Due to the expansion seen in the installation of large power wind generators, with special attention on offshore, solutions like high power multilevel converters are being researched to support this new level in power electronics. As semiconductor devices are operating close of their limits, the combination of basic elements for the construction of multilevel equipment has been a way to carry the transfer of huge power levels. The topology with open-end winding, which had been studied in high power motor drives for more than a decade, consists of not connecting the terminals with an usual star or triangle option, instead of, connecting all the terminals to two converters. From two two-level converters, with this structure in open-end winding, the behavior of three-level converters, i.e. a multilevel scheme, is reached. This case was studied connecting a permanent magnet synchronous generator to the network throughout two back-to-back converters. A computational simulation was performed using MATLAB, through mathematical models of the system, from the network to the 2MW machine. The results were analyzed based in the theory. Then, a reduced scale prototype with 10kVA was designed, built and commissioned for a similar but less powerful system. With some variations in relation to the simulated system, experimental tests were performed to validate the results obtained through the computational tool and the theoretical study.
Subject: Energia eólica
Engenharia elétrica
Bobinas
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BC6FSC
Issue Date: 23-Feb-2018
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