Controle desacoplado entre um sistema de transmissão VSC-HVDC e as turbinas de um parque eólico offshore em conexão CC série

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Almeida, Andrei de Oliveira
• Orientador(a): Barbosa, Pedro Gomes
• Banca de defesa: Tomim, Marcelo Aroca , Almeida, Pedro Machado de , Dias, Robson Francisco da Silva
• 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: Parques eólicos offshore; Sistemas de conversão de energia eólica; Conexão CC série; Conversor multinível modular; Conversor com neutro grampeado a diodos; Offshore wind farms; Wind energy conversion systems; Series DC connection; Modular multilevel converter; Neutral point diode clamped converter
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/9952

Esta dissertação apresenta uma estratégia de controle entre um sistema de transmissão VSC-HVDC e as turbinas de uma fazenda eólica offshore cujas unidades geradoras são conectadas em série pelos terminais CC de seus conversores. O controle das unidades geradoras é feito de maneira desacoplada do controle do inversor utilizado na transmissão VSC-HVDC e localizado na subestação onshore. Esta estratégia apresenta também outras vantagens em relação à outras estratégias propostas e utilizadas na literatura. Diferentemente de outras configurações apresentadas na literatura, a configuração com unidades geradoras em conexão CC série não necessita de uma subestação offshore para elevar a tensão do sistema para viabilizar a transmissão submarina. Apesar da vantagem anterior, esse tipo de sistema é pouco explorado na literatura e ainda não foi usado em nenhum projeto comercial. No sistema estudado neste trabalho, cada unidade geradora é composta por uma turbina eólica, um gerador síncrono de ímãs permanentes e um conversor fonte de tensão com neutro grampeado a diodos (NPC), que controlam as correntes dos geradores, controlando assim a potência fornecida. Além disso, utiliza-se uma estratégia de equalização e supressão do terceiro harmônico para as tensões dos capacitores dos conversores NPC. A fim de garantir uma operação segura, utiliza-se um controlador de tensão CC nos conversores NPC, para que a tensão CC de saída não ultrapasse o valor máximo. Do outro lado do sistema de transmissão, a conexão com a rede elétrica é feita por um conversor multinível modular (MMC). Esse conversor processa toda a energia transmitida pelos cabos CC controlando a corrente nos terminais CC a partir do controle das correntes injetadas na rede CA. Além disso, utiliza-se uma estratégia de supressão de correntes circulantes no MMC. Um controlador de tensão também é usado no MMC, porém para garantir que a tensão CC não ultrapasse o valor mínimo. Simulações no programa PSCAD/EMTDC são usadas para verificar o funcionamento da estratégia de controle proposta para diferentes condições de operação.