Modelagem e simulação de sistemas de geração de energia eólica através de co-simulação - Silva, Loan Tullio de Frank Willians da (2020)
Essa dissertação apresenta a modelagem e simulação de sistemas de geração de energia eólica através de técnicas de co-simulação. Primeiramente, o sistema de conversão de energia eólica é caracterizado, sendo constituído por uma turbina eólica, um gerador síncrono de imãs permanentes (PMSG) e conversores fonte de tensão de dois níveis em conexão back-to-back. Também são caracterizadas as regiões operativas da turbina eólica, bem como são modelados os respectivos dispositivos de controle. Para o estabelecimento de um ponto operativo em regime permanente de fazendas eólicas baseadas nos sistemas de geração de energia descritos, propõe-se uma melhoria no cálculo do fluxo de carga convencional de forma a representar nós que possuem especificada apenas sua potência ativa e o fator de potência de um terminal remoto. Resultados são apresentados para uma rede coletora CA de média tensão. A co-simulação, por sua vez, permite que sistemas acoplados e complexos, tais como os elétricos de potência, sejam divididos em subsistemas menores, onde cada subsistema pode ser modelado e simulado individualmente. Dessa forma, possibilita-se o emprego de ferramentas de modelagem e simulação que melhor se adequam aos respectivos modelos ou domínios. Essa divisão bem definida em subsistemas individuais permite que o esforço computacional de uma simulação seja compartilhada entre diversos processos, visando solucionar gargalos computacionais recorrentes nos estudos em sistemas elétricos de maior porte. Nesse trabalho, utiliza-se o padrão FMI (Functional Mock-up Interface) para a implementação da co-simulação, cujo objetivo é compatibilizar os modelos provenientes de diferentes ferramentas. A interface FMI possibilita que os subsistemas individuais sejam encapsulados dentro de uma FMU (Functional Mock-up Unit) contendo o modelo desenvolvido e, no caso da co-simulação, um método matemático de solução. Uma outra vantagem na utilização do padrão FMI consiste na proteção da propriedade intelectual dos modelos desenvolvidos. Os modelos apresentados são desenvolvidos em linguagem Modelica, enquanto a co-simulação é desenvolvida em um ambiente de programação baseado em linguagem Python, empregando-se paradigma de computação paralela baseada em troca de mensagens, como o MPI (Message Passing Interface).