Modelagem e controle de conversores de interface de sistemas eletromecânicos de conversão de energia eólica baseados em geradores síncronos de ímãs permanentes

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Rocha, Lorrana Faria da
• Orientador(a): Barbosa, Pedro Gomes
• Banca de defesa: Ferreira, André Augusto , Fogli, Gabriel Azevedo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Geração eólica; Gerador síncrono de ímãs permanentes; Realimentação de estados; Método LQR; Filtro LCL.; Dimensionamento do capacitor CC; Wind generation; Permanent magnet synchronous generator; State feedback; LQR method; LCL filter; DC capacitor bus design
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11562

Este trabalho apresenta a modelagem e o controle de um sistema de geração eólica de velocidade variável que opera conectado à rede elétrica. Dentro deste contexto são investigadas duas topologias de circuitos de interface formados pela associação de conversores eletrônicos de potência. Ambos arranjos usam um inversor fonte de tensão com um filtro LCL conectado nos terminais de conexão com a rede elétrica. Já no estágio de retificação, são testadas duas topologias diferentes: (i) um circuito baseado em um retificador trifásico não-controlado com conversor boost conectado nos terminais CC e, (ii) um circuito baseado em um retificador fonte de tensão de dois níveis, com modulação PWM e um filtro L conectado a seus terminais. Os modelos matemáticos dos conversores e do gerador síncrono de ímãs permanentes são desenvolvidas no sistema de coordenadas síncrono (dq0). O controle dos conversores é feito em espaço de estados sendo os ganhos das malhas de realimentação calculados usando a metodologia baseada no regulador linear quadrático. O algoritmo de rastreamento do ponto de máxima potência da turbina eólica determina o valor de velocidade angular mecânica de referência com base na relação de velocidade ótima na ponta das pás da turbina. Paralelamente é realizado um controle do ângulo de ataque das pás da turbina eólica. Um método de dimensionamento do capacitor do barramento de corrente contínua dos conversores é proposto para a topologia baseada na conexão de conversores back-to-back. Resultados de simulação obtidos no programa de transitórios eletromagnéticos PSCAD/EMTDC são usados para verificar a modelagem e os controladores projetados para duas as topologias de conversores investigadas.