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Estudo comparativo dos controladores PR e PI aplicados em um inversor de um sistema eólico baseado em DFIG para compensação de reativos na rede de distribuição de energia

Processo: 18/06358-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2018
Vigência (Término): 30 de novembro de 2019
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Eletrônica Industrial, Sistemas e Controles Eletrônicos
Pesquisador responsável:André Luiz Andreoli
Beneficiário:Vinícius Tavares Alves
Instituição-sede: Faculdade de Engenharia (FE). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
Assunto(s):Eletrônica industrial   Energia eólica   Redes de distribuição de energia elétrica   Sistemas elétricos   Acionamento de máquinas elétricas   Conversores elétricos   Controladores   Estudo comparativo

Resumo

A crescente preocupação com o meio ambiente, desencadeada pelas mudanças climáticas geradas pelo aquecimento global, e o desenvolvimento tecnológico da sociedade, que produz um significativo aumento na demanda por energia elétrica, à ameaça da escassez dos recursos naturais no planeta, tem intensificado o investimento no desenvolvimento de fontes de energia renováveis. Dentre as principais fontes de energia, a energia eólica obtida através de aerogeradores tem se destacado devido a sua viabilidade econômica perante as demais fontes. Atualmente, os sistemas eólicos de geração baseados em geradores de indução de dupla excitação (do inglês, Doubly Fed Induction Generator - DFIG) tem se prestado não apenas à produção de energia ativa, mas também tem se mostrado como uma alternativa bastante viável a sua aplicação como elemento para melhoria da qualidade de energia do sistema elétrico. Nesta configuração, a máquina opera associada a um conversor em configuração back-to-back, dotado de malhas de controle com capacidade de controlar a potência ativa e reativa do sistema nos quatro quadrantes de operação. O controle das componentes das potências do DFIG é obtido através da técnica de orientação por fluxo do estator, fluxo do rotor ou pela tensão da rede, utilizando controladores proporcionais-integrais (PI). O controlador proporcional-ressonante PR proposto apresenta a capacidade de apresentar ganho relativamente alto em uma determinada frequência (frequência de ressonância) e ganho praticamente nulo em outras frequências. Entretanto, este controlador apenas não é capaz de anular outros componentes harmônicos presentes na rede. As harmônicas na corrente podem ser compensadas aplicando ao sistema controladores PR adicionais para cada componente harmônico (3ª, 5ª, 7ª em diante), de modo que as harmônicas mais significativas sejam reduzidas ou eliminadas do sistema, permitindo assim uma diminuição no THD da rede de distribuição. O objetivo desta pesquisa é estudar e implementar uma proposta alternativa de controle da potência reativa pelo lado da rede em um gerador eólico utilizando controlador proporcional-ressonante (PR), sintonizado nas componentes de 1ª, 5ª, 7ª, 11ª e 13ª ordem, em substituição aos controladores PI já implementados e, posteriormente, realizar um estudo comparativo do desempenho operacional entre o sistema empregando controladores PR desenvolvidos nessa pesquisa e o sistema utilizando controladores PI implementados anteriormente por outros pesquisadores.