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https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/4820
Tipo: | Trabalho de Conclusão de Curso |
Título: | Modelagem e controle de um sistema de conversão de energia eólica com gerador síncrono de ímã permanente |
Autor(es): | Vilaverde, Jerônimo Dorneles Silva |
Primeiro Orientador: | Grigoletto, Felipe Bovolini |
Resumo: | Este trabalho de conclusão aborda a análise e o controle de um gerador síncronos de ímã permanente diretamente acoplados ao rotor de turbinas eólicas para a conversão de energia do vento. Assim, propõe-se, uma metodologia de controle visando extrair a máxima potência possível através do controle das correntes e da velocidade do gerador por parte do retificador. Implementa-se então, um modelo completo Matlab/Simulink que simule a turbina eólica, de forma a obter-se a potência mecânica e o torque mecânico aplicado ao eixo do rotor. Simula-se também o gerador síncrono em modelo dq, demonstrando-se o controle que o retificador tem sobre as correntes do gerador, e obtendo-se sua potência elétrica e torque elétrico. O método de rastreamento de máxima potência que fornece uma valor de referência de corrente para os controladores, de forma a operar-se no ponto ótimo também é simulado, bem como os controladores de corrente do gerador, que simulam o controle do retificador sobre 𝑖𝑑 e 𝑖𝑞 e o acoplamento da turbina com a rede, que utiliza dois conversores de potência de dois níveis que operam um como retificador e outro como inversor, de forma a controlar-se a tensão sobre o capacitor, cujo valor deve ser superior a tensão na rede para evitar-se um fluxo de potência contrário. Finalmente simula-se a imposição do valor da tensão que a rede realiza sobre o inversor. Para aprofundar o modelo proposto, utiliza-se de uma velocidade do vento de dois componentes, um simulando o comportamento do vento a longo prazo e outro a turbulência e aleatoriedade presentes no comportamento a curto prazo. Por fim, apresenta-se os resultados da simulação, demonstrando o bom desempenho do sistema perante o vento proposto, e do sistema de controle e rastreamento que garante a máxima potência durante todo o processo. |
Abstract: | This term paper adresses the analysis and control of permanent magnet synchronous generators directly coupled to wind turbines' rotors for wind energy conversion. Thus, a control methodology is proposed aiming to extract the maximum power possible through the control of the generator's currents and speed by the rectifier. A complete model is then implemented in the Matlab / Simulink software to simulate the wind turbine in order to obtain the mechanical power and the mechanical torque printed on the rotor shaft. The synchronous generator dq model is also simulated, demonstrating the control that the rectifier has over the generator currents, and obtaining its electric power and electrical torque. The maximum power tracking method that provides a current reference value for the generator to operate at the optimum point is also simulated, as well as the generator current controllers, which simulate rectifier control over 𝑖𝑑 and 𝑖𝑞 and the turbine coupling with the grid, which uses two two-level power converters that operate one as a rectifier and other as an inverter, in order to control the voltage on the capacitor, whose value must be higher than the voltage on the grid to avoid an opposite power ow. Finally the imposition of the voltage value realized by the grid on the inverter is also simulated. To deepen the proposed model, we use a two-component wind velocity, one simulating the long-term wind behavior and the other the turbulence and randomness present in the short-term behavior. Finally, the simulation results are presented, demonstrating the good performance of the proposed wind system, and the control and tracking system that ensures maximum power throughout the process. |
Palavras-chave: | Engenharia elétrica Energia eólica Turbinas Controladores elétricos Electrical engineering Wind energy Turbines Electric controllers |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal do Pampa |
Sigla da Instituição: | UNIPAMPA |
Campus: | Campus Alegrete |
Citação: | VILAVERDE, Jerônimo. Modelagem e controle de um sistema de conversão de energia eólica com gerador síncrono de ímã permanente. Orientador: Felipe Bovolini Grigoletto. 2019. 100 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia Elétrica, Alegrete, 2019. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/4820 |
Data do documento: | 26-Nov-2019 |
Aparece nas coleções: | Engenharia Elétrica |
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