Implementação de estratégias passivas para aumento da suportabilidade de aerogeradores DFIG
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Monografia de especialização
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Primeiro orientador
Membros da banca
Sidelmo Magalhães Silva
Resumo
Com o crescimento do país, investimentos na expansão do sistema elétrico estão se tornando cada vez mais necessários. O modelo de geração mais utilizado no Brasil está baseado nas usinas hidrelétricas, que a despeito de serem uma fonte que não lança poluentes na atmosfera, geram um grande impacto socio-ambiental na ocasião da sua construção, devido ao alagamento de áreas imensas e desmobilização de comunidades inteiras. Diante dessa perspectiva estão sendo realizados muitos investimentos na área da geração em usinas térmicas, solares e eólicas. A geração eólica, por ser renovável, enquadra-se perfeitamente no modelo do sustentabilidade tão discutido atualmente em nossa sociedade. Avanços tecnológicos nessa área estão contribuindo para tornar a implantação desse tipo de empreendimento mais atrativa do ponto de vista técnico e financeiro, pois além de causar um impacto ambiental menor, os aerogeradores modernos são capazes de realizar um controle otimizado do fluxo de potência reativa e contribuição para suportabilidade da rede no ponto de conexão. O desenvolvimento dessas máquinas foi obtido a partir dos avanços na eletrônica de potência, uma vez que tornou possível controlar variáveis como potência ativa e reativa em casos críticos, como, por exemplo, ventos com baixa intensidade. Nesse aspecto, é fundamental que essas máquinas contribuam para a estabilidade do sistema, realizando um controle da frequência através do despacho de potência ativa ou mantendo níveis de tensões adequados por meio da potência reativa inserida, por exemplo. Neste trabalho será discutido o comportamento do aerogerador durante o afundamento de tensão, com o objetivo principal de validar o atendimento aos requisitos de conexão da rede. A topologia do aerogerador utilizada será o DFIG, na qual o circuito do estator está conectado diretamente à rede e o rotor conectado a um conversor back-to-back, responsável pelo controle das variáveis. Será exemplificada a utilização do circuito chopper para proteção do barramento CC e crowbar para proteção do circuito rotórico durante os afundamentos de tensão. O estudo é realizado através de resultados simulados de um modelo representativo de um sistema de 2MW implementado no software MATLAB/Simulink.
Abstract
The growth of the country, investments in the expansion of the electrical system
are becoming increasingly necessary. The generation model most used in
Brazil is based on hydroelectric power plants, despite being a source that does
not release pollutants into the atmosphere, generate a large environmental
impact at the time of its construction. Faced with the prospect many
investments are being made in the area of generation by thermal power plants,
solar and wind. The wind generation, to be renewed, fits perfectly in the
sustainable model, so recently discussed in our society. Technological
advances in this area are contributing to make deployment of this type of
development more technique/financial attractive, as well as causing less
environmental impact; modern wind turbines currently developed are able to
perform optimal control of reactive power and contribution to network
supportability at the point of connection. The development of these machines is
due to advances in power electronics since it was possible to control variables
such as active and reactive power in critical cases such as low-intensity winds.
In this respect it is essential that these machines contribute to the stability of the
system. For example, could be done with rate control system through the order
of active power and voltage levels while maintaining adequate control of
reactive power entered into the system. This work will be discussed the
turbine's behavior during the voltage sag. The main objective is to validate the
service to the network connection requirements. The most commonly used wind
generator topology is DFIG, where the stator circuit is directly connected to the
grid and the rotor connected to a back-to-back converter responsible for
controlling the variables. The use of the chopper circuit for protection of the DC
bus and Crowbar for protection of the rotor circuit will be exemplified. The study
is performed through simulated results of a representative model of a 2MW
system implemented in MATLAB / Simulink software.
Assunto
Engenharia elétrica, Força eólica, Potência reativa (Engenharia Elétrica)
Palavras-chave
Aerogerador, Turbina eólica, Controle potência reativa, Afundamento de tensão, Suportabilidade