Análise, modelagem, controle e simulação do conversor do lado da máquina de um DFIG

Maria Valéria Limeira da Costa Almeida

Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) Brasil

Adriano Aron Freitas de Moura

ORCID iD Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) Brasil

Ednardo Pereira da Rocha

Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) Brasil

Ailson Pereira de Moura

Universidade Federal do Ceará (UFC) Brasil

Resumo

A energia elétrica é indispensável na sociedade atual, tanto no setor residencial quanto no industrial, além de ser um dos principais influenciadores no avanço tecnológico. Aliada à preocupação com o meio ambiente, surge a necessidade cada vez maior de fontes de energia renováveis. Dessa forma, vem crescendo a participação da energia eólica na matriz energética nacional, e, com isso, os estudos relacionados à melhoria da eficiência, estabilidade e qualidade da energia injetada. Neste trabalho, foi utilizado o software ATP (Alternative Transient Program) para realizar a simulação de um gerador de indução duplamente alimentado (Doubly Fed Induction Generator – DFIG), atuando no modo supersíncrono e com barramento CC de 3,5 kV. O controle foi realizado com a utilização de um controlador back-to-back, porém, considerando apenas o conversor do lado da máquina (CLM). O método de controle utilizado foi o Proporcional-Integral (PI) para controlar a potência do estator em 666 kW. A implementação do controle se deu de forma a extrair da máquina a potência desejada, tanto em condições normais de operação quanto na presença de distúrbios na rede. Portanto, foi aplicado o curto-circuito trifásico-terra para analisar o comportamento do controlador na presença de distúrbios equilibrados.

Palavras-chave


ATP; back-to-back; controlador PI; DFIG; energia eólica


Texto completo:

Referências


ABAD, G.; IWANSKI, G. Properties and control of a doubly fed induction machine. In: ABU-RUB, H.; MALINOWSKI, M.; AL-HADDAD, K. Power electronics for renewable energy systems, transportation and industrial applications. United Kingdom: Wiley-IEEE Press, 2014. Cap. 10, p. 270-318. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/book/7753049. Acesso em: 15 dez. 2021.

ARAÚJO, L. R. Análise do comportamento do DFIG em uma rede elétrica diante de afundamentos de tensão e falhas internas utilizando técnicas de controle PI e LQI. 2018. 92 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação) – Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2018. Disponível em: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/40137. Acesso em: 25 dez. 2021.

BOUBZIZI, S.; ABID, H.; EL-HAJJAJI, A.; CHAABANE, M. Comparative study of three types of controllers for DFIG in wind energy conversion system. Protection and Control of Modern Power Systems, v. 3, n. 21, p. 3-21, July 2018. DOI: https://doi.org/10.1186/s41601-018-0096-y.

CALZOLARI, G. R.; SALDAÑA, C. R. Modeling of Doubly Fed Induction Machine based Wind Turbines in ATP: challenges and experiences. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON POWER SYSTEMS TRANSIENTS (IPST2013), 2013, Vancouver. Proceedings […]. Vancouver: IPST, 2013. p. 18-20. Disponível em: https://www.ipstconf.org/papers/Proc_IPST2013/13IPST083.pdf. Acesso em: 18 dez. 2021.

EL-SHARKAWI, M. A. Wind energy: an Introduction. 1. ed. Boca Raton: CRC Press, 2015. 355 p. DOI: https://doi.org/10.1201/b18363.

OLIVEIRA, F. D. C. Suportabilidade a afundamentos de tensão em geradores DFIG empregando limitador supercondutor. 2016. 126 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2016. Disponível em: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9713. Acesso em: 15 dez. 2021.

PEREIRA, E. B.; MARTINS, F. R. Energia solar – O potencial brasileiro. O Setor Elétrico, n. 145, 1 fev. 2018. Cap. 1, p. 42-49. Disponível em: https://osetoreletrico.com.br/capitulo-i-energia-solar-o-potencial-brasileiro/. Acesso em: 25 maio 2021.

PINTO, V. P. Controladores robustos LQG/LTR com ação integral aplicados ao controle de geradores eólicos interligados ao sistema de distribuição de energia elétrica baseados em máquina de indução duplamente alimentada. 2012. 149 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. Disponível em: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/2499. Acesso em: 15 dez. 2021.

ROCHA, M. A. Modelagem e controle de gerador de indução duplamente alimentado para estudo de sistema de geração eólica. 2018. 134 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Faculdade de Engenharia de Bauru, Universidade Estadual Paulista, Bauru, 2018. Disponível em: http://hdl.handle.net/11449/153628. Acesso em: 18 dez. 2021.

SAMUEL NETO, A.; PINHEIRO, E. L. R.; NEVES, F. A. S.; SILVA, S. R.; ROSAS, P. A. C. Análise dinâmica da conexão ao sistema elétrico de usinas eólicas usando o Atpdraw. Revista Eletrônica de Potência, v. 10, n. 2, p. 67-75, nov. 2005. DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2005.2.067075.

SILVA, B. H. P. Análise transitória de faltas em geradores de indução duplamente alimentados no contexto da energia eólica. 2018. 77 f. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Potência) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2018. DOI: https://doi.org/10.11606/D.3.2018.tde-04052018-102925.

TAVARES, M. M. Uso do gerador de indução duplamente alimentado como gerador eólico. 2017. 105 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Centro de Tecnologia e Geociências, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2017. Disponível em: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/28108. Acesso em: 15 dez. 2021.

WU, B.; LANG, Y.; ZARGARI, N.; KOURO, S. Power conversion and control of wind energy systems. Hoboken: Wiley-IEEE Press, 2011. 480 p. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/book/6047595. Acesso em: 15 dez. 2021.

YAZDANI, A.; IRAVANI, R. Voltage-sourced converters in power systems: modeling, control, and applications. Hoboken: Wiley-IEEE Press, 2010. 541 p. Disponível em: https://ieeexplore.ieee.org/book/6739364. Acesso em: 18 dez. 2021.

ZHU, Z. Q.; HU, J. Electrical machines and power‐electronic systems for high‐power wind energy generation applications: Part II – power electronics and control systems. COMPEL - The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, v. 32, n. 1, p. 34-71, 2013. DOI: https://doi.org/10.1108/03321641311293740


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2021id6267

O arquivo PDF selecionado deve ser carregado no navegador caso tenha instalado um plugin de leitura de arquivos PDF (por exemplo, uma versão atual do Adobe Acrobat Reader).

Como alternativa, pode-se baixar o arquivo PDF para o computador, de onde poderá abrí-lo com o leitor PDF de sua preferência. Para baixar o PDF, clique no link abaixo.

Caso deseje mais informações sobre como imprimir, salvar e trabalhar com PDFs, a Highwire Press oferece uma página de Perguntas Frequentes sobre PDFs bastante útil.

Visitas a este artigo: 918

Total de downloads do artigo: 594