Controle direto da tensão de rotor de um gerador de indução duplamente alimentado por meio de um processo de otimização restrito em tempo real

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Medeiros, Arthur Salgado de
• Orientador(a): Medeiros Júnior, Manoel Firmino de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃO
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Gerador de indução duplamente alimentado; DFIG; Otimização não linear restrita; Controle direto de tensão de rotor
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/32750

As mudanças globais em busca de sustentabilidade, são fatores importantes para a evolução do uso das fontes renováveis de energia. O desenvolvimento de pesquisas que propõem diferentes tecnologias para melhorar a eficiência e a qualidade da energia gerada por turbinas eólicas são cada vez mais incentivadas, devido à sua crescente participação nas matrizes energéticas de muitos países. A atualização dos códigos de rede torna-se necessária, para que se adaptem à imprevisibilidade da geração por meio desse tipo de fonte energética. Os sistemas de conversão de energia eólica que utilizam o Gerador de Indução Duplamente Alimentado (do inglês, Doubly Fed Induction Generator – DFIG) possuem vantagens como redução da carga mecânica, controle de picth mais simples, amplo controle de potência ativa e reativa e conversores de menor potência, que o colocam à frente de outras topologias de turbinas eólicas. Esta Tese tem o objetivo de apresentar e demonstrar a viabilidade da utilização de uma nova abordagem sobre os controles de tensão, potência ativa e reativa e fator de potência por meio do controle direto da tensão aplicada ao rotor do DFIG, pelo conversor do lado do rotor. Um sistema de equações derivado do circuito equivalente é adotado para representar o ponto de operação desejado do gerador, e a solução desse sistema define os valores das coordenadas de tensão de alimentação do rotor, em regime permanente. Uma nova estratégia de controle é proposta para alcançar os valores de referência de tensão do rotor, sem violar os limites existentes em outras variáveis. Essa estratégia é definida de forma que a velocidade de evolução da tensão aplicada ao rotor seja governada pela evolução dinâmica da velocidade mecânica do rotor, resolvendo um processo de otimização restrito em tempo real. O processo de otimização foi formulado para minimizar o tempo de convergência da velocidade do rotor, restringindo variações transitórias na potência líquida gerada, de forma a acelerar a máquina sem ultrapassar os limites nominais de corrente. A velocidade angular, as correntes do rotor e a indutância de magnetização são estimadas em tempo real. Além disso, é proposto um método para definição do ângulo de passo e da velocidade de referência, utilizando o método de solução numérica de Newton-Raphson.