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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Contribuição à análise do controle de potências ativa e reativa de um gerador de indução com rotor bobinado conectado a uma rede elétrica com tensão distorcida = A contribution to the active and reactive power control analysis of a wound-rotor induction generator connected to a electric grid with distorted voltage
Title Alternative: A contribution to the active and reactive power control analysis of a wound-rotor induction generator connected to a electric grid with distorted voltage
Author: Souza, Ramon Rodrigues de, 1990-
Advisor: Ruppert Filho, Ernesto, 1948-
Filho, Ernesto Ruppert
Abstract: Resumo: Esta dissertação é uma contribuição aos estudos relacionados ao controle de potências ativa e reativa de sistemas de geração eólica conectados à rede elétrica. O sistema de geração eólica apresentado neste trabalho utiliza um gerador de indução de rotor bobinado (GIRB), que tem os terminais elétricos dos enrolamentos de estator conectados à rede elétrica e os terminais elétricos dos enrolamentos do rotor ligados a um conversor eletrônico de potência CC/CA (corrente contínua/corrente alternada), que possui a função de controlar as potências ativa e reativa que fluem do estator do gerador elétrico para a rede elétrica. O conversor conectado ao rotor é ligado em cascata a outro conversor eletrônico de potência CA/CC através de um barramento CC com tensão controlada. Por sua vez, este conversor eletrônico de potência CA/CC é conectado a um filtro indutivo que realiza a interface com a rede elétrica. Apresentam-se uma breve visão histórica da utilização da energia eólica, um panorama do atual cenário do setor eólico, fundamentos de energia eólica, vantagens e desvantagens do aproveitamento da energia eólica para geração de eletricidade, a fim de contextualizar sobre a importância da utilização da energia eólica e apresentar as perspectivas de crescimento do setor eólico. Apresenta-se a modelagem matemática do GIRB e do conversor eletrônico de potência conectado à rede elétrica utilizando o conceito de vetores espaciais e as estruturas de controle do sistema de forma detalhada. Expõem-se também as influências das distorções harmônicas na tensão da rede elétrica no sistema de geração eólico estudado. Mostra-se a modelagem de simulações matemáticas dinâmicas do sistema conectado à rede elétrica com tensão distorcida utilizando o software Matlab/Simulink/SimPowerSystems para verificar quais os impactos negativos dos harmônicos de tensão da rede elétrica no sistema investigado. Propõem-se dois métodos para redução de alguns dos impactos causados pela presença de tensões harmônicas de 5ª e 7ª ordens na rede elétrica ao qual o sistema de geração eólico está conectado. Um destes métodos consiste em acrescentar a função de transferência do filtro notch de 6ª ordem em cascata com o controlador PI clássico na malha de controle de corrente do conversor eletrônico de potência que está conectado à rede elétrica. A outra técnica adiciona ao controle de potência ativa e reativa do conversor conectado ao rotor a função de transferência de um compensador ressonante de 6ª ordem. A partir da utilização destas técnicas, para o sistema de geração eólico conectado a uma rede elétrica com tensão que apresenta THD de tensão de 9,90% constatou-se reduções nas oscilações das potências ativa e reativa, assim como diminuições consideráveis na THD das correntes elétricas medidas no estator, no filtro L e no ponto de acoplamento comum que ficaram abaixo de 5%

Abstract: This dissertation is a contribution to the studies related to the control of active and reactive power of wind power generation systems connected to the grid. The wind power generation system presented in this work uses a wound rotor induction generator, which has electrical terminals of the stator windings connected to the power grid and electrical terminals of the rotor windings connected to a power electronic converter DC/AC (direct current /alternating current), which has the function of controlling the active and reactive power flowing from the electric generator stator to the grid due the rotor currents control. The rotor side converter is connected in cascade to another power electronic converter AC / DC via a DC bus voltage controlled. On the other hand the electronic power converter is connected to an inductive filter that realizes the interface with the power grid. It is presented a brief historical overview of the use of wind energy, an overview of the current scenario of the wind industry, wind energy fundamentals, advantages and disadvantages of the use of wind energy for electricity generation, in order to contextualize about the importance of wind energy utilization and introduce the prospects of wind farm sector growth. It is presented the dynamical mathematic model of the wound rotor induction generator and power electronic converter connected to the grid using the concept of spatial vectors and it is presented also the control system structures in detail. It is shown also the influences of harmonics on electric network voltage in wind generation system studied, for this, is realized simulation of the dynamic mathematical modeling of system connected to the grid with distorted voltage using Matlab/Simulink/SimPowerSystems. It is proposes two methods to reduce some of the impacts caused by the presence of voltage harmonics of 5th and 7th orders in the power grid where the wind power generation system is connected. One of these methods consists in adding a notch filter of 6th order connected cascaded with classic PI controller in current control loop of the electronic power converter that is connected to the grid. The other technique adds to the active and reactive power control of the rotor side converter a resonant compensator 6th order.? As from the use of such techniques for the wind power generation system connected to an electricity grid with voltage which it presented THD of 9.90% it was found reductions in fluctuations of active and reactive power and substantial decreases in measurements the electrical current THD on the stator, on the inductive filter and the point of common coupling that staying below 5%
Subject: Energia eólica
Geradores elétricos
Potencia ativa e reativa
Conversores eletrônicos
Editor: [s.n.]
Citation: SOUZA, Ramon Rodrigues de. Contribuição à análise do controle de potências ativa e reativa de um gerador de indução com rotor bobinado conectado a uma rede elétrica com tensão distorcida = A contribution to the active and reactive power control analysis of a wound-rotor induction generator connected to a electric grid with distorted voltage. 2015. 1 recurso online ( 133 p.). Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/259013>. Acesso em: 27 ago. 2018.
Date Issue: 2015
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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