Sistema de conversão de energia dedicado para geração de energia elétrica a partir de ondas marítimas

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Santos, Igor Martins dos
• Orientador(a): Eckert, Paulo Roberto
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Conversão de energia; Energia das ondas; Geração de energia
• Palavras-chave em Inglês: Wave energy; AC-DC converter; Controller design; Generator design; PWM boost converter
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/220684

Este trabalho tem por objetivo o projeto dos componentes elétricos e eletrônicos de um sistema offshore e isolado de conversão de energia das ondas marítimas em energia elétrica, aplicado a um sistema de geração do tipo spar buoys que opera com o princípio de funcionamento da coluna de água oscilante com compartimento de ar. De modo a atingir esse objetivo geral, é realizado o projeto eletromagnético e dimensional de uma máquina síncrona trifásica de ímãs permanentes considerando alguns requisitos de projeto estabelecidos a partir de curvas de geração de uma turbina do tipo birradial, disponíveis em referências. Após, os parâmetros do circuito elétrico equivalente da máquina são obtidos (resistência do enrolamento, constante de força eletromotriz e indutância síncrona). Para controlar a energia convertida e impor a operação em uma região onde o aproveitamento energético é mais elevado, é proposta a utilização de um retificador Boost PWM trifásico. Esse retificador permite que seja controlada a potência convertida mantendo o fator de potência no gerador unitário e a corrente elétrica no gerador com baixos níveis de distorção harmônica total. O sistema de controle do retificador converte as variáveis elétricas trifásicas para um sistema síncrono bifásico que decompõe as variáveis elétricas em componentes de eixo direto e de eixo de quadratura. Um modelo matemático que descreve o comportamento dinâmico dos componentes elétricos do sistema de geração e que considera os parâmetros do circuito equivalente do gerador e o conversor é desenvolvido. A partir deste modelo são projetados controladores proporcionais-integrais com o objetivo de manter o valor da corrente de eixo de quadratura nulo (para garantir fator de potência unitário), e estabelecer um controle da potência convertida por meio do controle da corrente de eixo direto. Para confrontar os resultados do modelo matemático foi utilizado um simulador de circuitos elétricos que considera o modelo de circuito equivalente do gerador e chaveamento dos componentes eletrônicos. Com estes modelos são conduzidas simulações em diversas condições de operação e os resultados, com ambos os modelos, demonstram que com o sistema projetado é possível maximizar a potência convertida.