Emulador de turbina eólica: uma ferramenta para o estudo experimental e computacional

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Oliveira, José Rodrigo de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Emulador de turbina eólica; Aproveitamento eólico; Sistema de controle; Hardware-in-the-loop; Wind turbine emulator; Three-phase induction motor; Frequency inverter
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/191354

As fontes renováveis de energia apresentam-se como solução para problemas relacionados ao aumento da demanda por energia elétrica e crescimento dos níveis de emissão de gás carbônico, uma vez que são não poluentes, limpas e abundantes. Aproveitamentos eólicos se mostram como uma das mais promissoras fontes de energia renovável, e por essa razão as pesquisas envolvendo este tipo de aproveitamento têm despertado grande interesse na comunidade científica. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um emulador de turbina eólica (ETE), uma ferramenta de apoio às investigações experimentais capaz de reproduzir o comportamento mecânico dinâmico de uma turbina eólica através de uma malha de controle digital em configuração de hardware-in-the-loop atuando sobre um acionamento eletrônico de uma máquina de indução Operando como fonte de força motriz, o ETE torna mais fácil a avaliação dinâmica de geradores e seus sistemas de controle associados voltados às aplicações envolvendo energia eólica. A pesquisa apresenta uma revisão bibliográfica sobre o estado da arte, a modelagem e a implementação experimental de um emulador de turbina eólica utilizando um motor de indução trifásico (MIT) acionado por um inversor de frequência. Para isso, é implementado um controle em malha fechada de conjugado e velocidade. Este controle faz com que o acionamento eletromecânico representado pelo MIT e inversor de frequência apresente em seu eixo o comportamento de uma turbina eólica conforme os parâmetros do modelo, considerando ainda as variações na dinâmica do vento, fenômenos aerodinâmicos, efeitos de carga e ângulo de passo. O algoritmo de controle da bancada experimental foi implementado com o auxílio do software MATLAB®/Simulink® e executado de forma autônoma no DSP TMS320F28335. A supervisão e parametrização do emulador é realizada em tempo real por meio de comunicação USB entre o computador e o DSP. Resultados experimentais demonstram a efetividade da utilização do conjunto MIT-inversor de frequência para a emulação de uma turbina eólica, comprovada pela reprodução experimental das curvas de conjugado e potência de turbina eólica real.