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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Modelagem e análise de desempenho dinâmico de complexos elétricos contendo centrais eólicas dotadas de geradores síncronos
Other Titles: Modeling and dynamic performance analysis of electric power systems containing wind installations equipped with synchronous generators
metadata.dc.creator: Pinto, Adeon Cecilio
metadata.dc.contributor.advisor1: Guimarães, Geraldo Caixeta
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Oliveira, José Carlos de
metadata.dc.contributor.referee1: Moraes, Adelio Jose de
metadata.dc.contributor.referee2: Vieira Junior, Jose Carlos de Melo
metadata.dc.contributor.referee3: Neves, Washington Luiz Araujo
metadata.dc.description.resumo: Novos recursos de geração, com baixos custos de implantação e operação e que provoquem o mínimo impacto possível ao meio ambiente, indiscutivelmente são focos de atenção de todos os segmentos da sociedade. Nessa direção, as fontes alternativas ou renováveis de energia, em particular o vento, seguramente é a que tem tido uma significativa penetração na composição da matriz energética de diversos países do mundo. Neste sentido, a energia eólica vem assumindo um papel cada vez mais significativo no Brasil, em conseqüência de ações diretivas estabelecidas do incentivo estabelecido pela política governamental intitulada Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica PROINFA . Salienta-se, que o expressivo crescimento verificado no mundo todo na utilização de sistemas de conversão de energia eólica (WECS - Wind Energy Conversion System) para a produção de eletricidade, foi devido, fundamentalmente, ao avanço tecnológico ocorrido na eletrônica de potência, juntamente com a escassez de combustíveis fósseis. Todavia, o desenvolvimento de técnicas de controle mais eficientes, a exemplo da teoria vetorial, também tem contribuído para uma maior competitividade dos sistemas acionados pelo vento, comparativamente aos tradicionais sistemas hídricos e térmicos. O desenvolvimento mencionado permitiu o projeto de novos sistemas de conversão de energia eólica, adequados ao controle dos fluxos de potências ativa e reativa, flexibilizando, dessa forma, a conexão dos mesmos às redes elétricas. É nesse contexto que se enquadra a presente tese, ou seja, esta se dedica à realização de estudos com uma das topologias de WECS atualmente disponíveis e com tendência acentuada de crescimento no mundo todo. Trata a mesma, de apresentar a modelagem completa de um sistema de conversão de energia eólica, a velocidade variável, de eixo horizontal, com controle do ângulo de passo (pitch control) das pás para a limitação da potência aerodinâmica. A topologia adotada emprega um gerador síncrono multipólos, sendo esta predominante no Brasil até o presente. A modelagem e implementação realizadas são iniciadas pela fonte primária, o vento, perpassando pelos demais componentes eletromecânicos e eletrônicos, até atingir, finalmente, a conexão com a rede elétrica. Especial atenção é dada ao sistema de controle, fundamentado na teoria vetorial, que propicia o ajuste do fluxo da potência ativa pela potência aerodinâmica suprida, e da potência reativa em função da tensão no ponto de acoplamento comum. Diversos estudos computacionais são realizados para aferir as potencialidades da ferramenta computacional desenvolvida. Neste sentido, são apresentadas investigações do comportamento dinâmico de um sistema elétrico de potência com conexão de parque eólico, tanto em condições de operação normal e como também quando submetido a contingências do tipo curto-circuito.
Abstract: New generation resources, with low implantation and operation costs and that provoke the minimum possible impact to the environment, are undoubtedly focuses of attention to all the segments of the society. From this common sense, the alternative or renewable sources of energy, and particularly the wind, have certainly had a significant penetration in the composition of the energetic matrix of several countries in the world. Similarly, in Brazil, the wind energy is playing a more and more significant role as a consequence of directing established by the government policy called Program for Incentive of Alternative Electrical Energy Sources PROINFA. It can be pointed out that the expressive growth verified in the whole word for the use of Wind Energy Conversion System (WECS) to produce electricity was fundamentally due to the technological progress in power electronics together with the shortage of fossil fuels. However, the development of more efficient control techniques, as for instance the vector theory, has also contributed to a greater competitiveness of systems driven by the wind, when compared to traditional hydro and thermal systems. Such development allowed the design of new wind energy conversion systems, appropriate to control the active and reactive power flows, Therefore, making flexible their connection to the electric power grid. Within this context, this thesis was proposed which is turned to accomplish studies with one of the WECS topologies presently available and with strong growth trend worldwide. It aims to present the complete modeling of a wind energy conversion system, with variable speed, horizontal axis, with pitch control of blades to restrict the aerodynamic power. The adopted topology employs a multipole synchronous generator which is the predominant in Brazil until now. The mathematical and computer modeling are initiated at the primary source, the wind, going through the other electromechanical and electronic components, until, finally, reaching the connection with the electric grid. Special attention is given to the control system, based on the referred vector theory which propitiates the adjustment of the active power flow by the aerodynamic power, and the reactive power as function of the voltage at point of common coupling. Several simulations are accomplished to evaluate the potentialities of the developed software package. In this sense, investigations of the dynamic behavior of an electric power system including a wind park are presented for the normal operation condition as well as after short-circuit type contingencies.
Keywords: Energia - Fontes alternativas
Dinâmica de sistemas elétricos
Energia eólica
Gerador síncrono
Modelagem
Turbina eólica a velocidade variável
Power system dynamics
Wind energy
Synchronous generator
Modeling
Variable speed wind turbine
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Citation: PINTO, Adeon Cecilio. Modeling and dynamic performance analysis of electric power systems containing wind installations equipped with synchronous generators. 2007. 229 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2007.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14367
Issue Date: 30-Mar-2007
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

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