Modelagem Dinâmica no Domínio da Fase e Otimização da Estratégia de Controle Direto de Potência de Geradores Eólicos Baseados na Máquina de Indução Duplamente Alimentada Operando sob Distúrbios de Tensão no Ponto de Conexão

por Andressa de Moura Periolo
Publicado: 03/11/2023 - 14:57
Última modificação: 12/12/2023 - 15:51

Breve descrição do tipo de impacto esperado na sociedade: Dentre todos os recursos de Energia Renovável, a geração eólica registrou um crescimento significativo na última década. Com ambições de economia de energia, até 2030 a energia eólica será capaz de fornecer 29,1% da eletricidade necessária em todo o mundo e 34,5% até 2050. No Brasil, No Brasil, desde a contratação dos projetos eólicos no Leilão de Energia de Reserva de 2009, a fonte eólica passou a ser a segunda maior fonte geradora na matriz energética, com uma contribuição de 9,1% em 2019, conforme apresentado no gráfico da Figura 1 (PNE, 2020). A qualidade da energia é uma característica significativa nos conversores conectados à rede, e os geradores de energia eólica têm uma grande influência na estabilidade e segurança da rede elétrica. Os sistemas eólicos baseados em DFIG tornaram-se bem conhecidos e amplamente instalados devido à sua alta eficiência, operação de velocidade variável, capacidade de potência ativa e reativa de quatro quadrantes, menores perdas de potência, conversor de potência com cerca de 30% da potência do gerador, estresse mecânico reduzido e, portanto, potência e torque pulsantes minimizados. Uma vez que o estator do DFIG e a rede estão conectados diretamente, durante condições de tensão de rede desbalanceadas, uma sequência negativa é adicionada ao fluxo do estator, resultando em um fluxo de grandes correntes de sequência negativa no rotor e no estator, causando flutuação de potência harmônica de segunda ordem no torque eletromagnético, o que pode causar desgaste de peças mecânicas. Sob condições de desequilíbrio, o controle de tensão CC no GSC é mais complexo pois os ripples de tensão CC não são causados apenas pelos distúrbios de tensão da rede, mas também pela potência ativa flutuante do RSC. O presente projeto tem como objetivo principal a implementação de uma plataforma experimental para o estudo dos geradores de energia eólica e sua respectiva conexão à rede elétrica da concessionária de energia. Esta plataforma será composta de um gerador eólico do tipo DFIG em escala reduzida utilizando uma máquina assíncrona trifásica com rotor bobinado e dupla alimentação. Além do gerador, a plataforma integrará os conversores estáticos e ainda o sistema de força motriz. À medida em que a plataforma estiver operacional, pode-se estudar o comportamento do acoplamento gerador-rede sob a influência de transitórios originados em ambos os lados: no gerador (mudança de vento) e na rede (afundamentos ou elevação de tensão, harmônicos). Pretende-se também propor soluções para a minimização dos efeitos destes problemas através da otimização do controle direto de potência.

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