Um esquema de R-FCL/BESS para suavizar a flutuação de potência ativa e aprimorar a capacidade de Fault Ride-Through de aerogeradores tipo DFIG

• Processo: 19/03621-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2019
• Data de Término da vigência: 20 de novembro de 2019
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Elétrica - Sistemas Elétricos de Potência
• Pesquisador responsável: Eduardo Nobuhiro Asada
• Beneficiário: Fernando Ribeiro Arduini
• Supervisor: Oriol Gomis Bellmunt
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Espanha
• Vinculado à bolsa: 18/08059-8 - Estratégias de melhoria da capacidade de fault ride-through de geradores eólicos tipo DFIG, BP.MS
• Assunto(s): Geração de energia elétrica Energia eólica Sistemas de controle Aerogerador
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Controle | Fault ride-through | geração eólica | Gerador de indução duplamente alimentado | limitador de corrente de falta | Operação | Geração de energia elétrica

Resumo

A implantação de tecnologias de geração renovável está contribuindo para a diversificação da matriz energética mundial e a redução da emissão de gases associados ao efeito estufa. A geração eólica vem crescendo a nível mundial e principalmente no Brasil. No cenário atual, na ocorrência de um distúrbio próximo ao ponto de acoplamento comum entre uma planta eólica e a rede elétrica, os aerogeradores são requisitados a permanecerem em funcionamento e contribuírem no controle e estabilidade do sistema elétrico. Esse requisito é conhecido como Fault Ride-Through (FRT). O gerador de indução duplamente alimentado (DFIG - Doubly Fed Induction Generator, do inglês) representa a topologia mais empregada devido sua capacidade de extrair a máxima potência do vento, flexibilidade de controle oferecida pelo gerador e uso de conversores de potência de capacidade nominal reduzida. Entretanto, essa topologia é extremamente sensível à distúrbios devido à aspectos construtivos da máquina. Na ocorrência de uma falta elétrica próximo do ponto de acoplamento comum, o aerogerador sofre uma elevação nos níveis de corrente do rotor. Além disso, os níveis de tensão do elo CC do conversor CA/CC/CA alcançam elevadas magnitudes devido ao desbalanço de potência que acontece durante o afundamento de tensão. Essas condições podem danificar o conversor do lado do rotor (RSC - Rotor Side Converter, do inglês) e o capacitor do elo CC, implicando que a planta eólica seja desligada pelo sistema de proteção antes que algum dano possa ocorrer. A aplicação de uma bateria no elo CC de um aerogerador DFIG pode suavizar a potência ativa gerada e também mitigar a sobretensão no elo CC em situações de falta. No entanto, esta abordagem é incapaz de diminuir a intensidade da sobrecorrente no rotor, que representa um risco ao RSC. Portanto, este projeto visa complementar o projeto de pesquisa do aluno no Brasil, implementando uma estratégia para limitar a intensidade da corrente do rotor do sistema DFIG-Bateria desenvolvido. Para este propósito, um limitador de corrente de falta do tipo resistivo (R-FCL - Resistive - Fault Current Limiter, do inglês) será aplicado no sistema proposto para auxiliar a bateria na melhoria da capacidade FRT da planta eólica. As etapas do projeto visam uma revisão bibliográfica sobre a integração de FCL à aerogeradores, dimensionamento e implementação de um R-FCL para ser conectado ao sistema distribuído proposto e avaliação dos resultados. (AU)