Sistema eólico baseado em DFIG com capacidade LVRT e suporte de tensão

dc.contributor.advisorRocha, Thiago de Oliveira Alves
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0526030044370008pt_BR
dc.contributor.authorRomano, Igor Barbosa Medeiros
dc.contributor.referees1Medeiros, Rodrigo Prado de
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5249613956238698pt_BR
dc.contributor.referees2Sousa, Alan Rodrigues de
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5135345292757684pt_BR
dc.date.accessioned2025-01-24T12:57:37Z
dc.date.available2025-01-24T12:57:37Z
dc.date.issued2025-01-20
dc.description.abstractThe climate issue has been a concern for world leaders as the years go by, and the fact that most of the electricity produced worldwide comes from fossil fuels creates a huge demand for investment in electricity generation based on Renewable Energy Sources RES. In this context, wind generation has been gaining prominence worldwide, including in Brazil, whose installed wind generation capacity is currently among the ten largest in the world. Statistically, areas with high potential for using wind resources are spread throughout countries’ territories, so wind energy is introduced into the electricity grid through Distributed Generation Systems SGDs. With the significant increase in the penetration of wind generation in the electrical systems of countries, it became essential to create operating standards for this type of SGD. Therefore, electricity regulatory agencies worldwide have instituted specific grid codes for connecting wind generation to the grid. One of the main points addressed in the countries’ grid codes refers to the SGDs ability to remain connected in cases of variation in the grid voltage in a steady state, called Low-Voltage Ride-Through LVRT capacity. Each country has in its grid code an LVRT curve that determines how long the SGD can remain connected to the grid for each voltage deviation range, about the nominal operating voltage. In this work, an SGD based on wind generation with LVRT capability is designed. The topology of the proposed SGD consists of a Double Feed Induction Generator DFIG generator connected to the PAC via stator. The rotor is connected to the PAC via a back-to-back converter. The back-to-back controls of the DFIG rotor phase currents, which, due to the magnetic coupling between the stator and rotor windings, control the active and reactive powers supplied to the PAC via the stator. In cases of undervoltage, the LVRT control block controls the injection of reactive power into the grid, increasing the voltage at the PAC. In cases of overvoltages, the consumption of reactive power from the grid is controlled, resulting in a decrease in the voltage at the PAC. In a scenario of higher overvoltage, where the reactive power consumption is not sufficient to cause the PAC voltage to decrease to operational levels, the LVRT control block also controls the reduction of the active power injected into the grid, forcing the PAC voltage to reduce a little further. In circumstances where the LVRT is unable to revert the PAC voltage to operational levels, the SGD is equipped with a Breaking Chopper; this device promotes the disconnection of the SGD in cases of non-reversal of the electrical surge, dissipating the active power produced in the wind turbine through its resistive branch. At the end of the project, simulation results are presented with operational situations of the SGD and the LVRT block to analyze the system behavior.pt_BR
dc.description.resumoO setor de geração elétrica representa uma parcela significativa da matriz energética mundial, tornando-se preponderante na busca pelo desenvolvimento da economia de forma sustentável. A questão climática preocupa os líderes mundiais à medida que os anos passam e o fato da maior parte da energia elétrica produzida mundialmente ser oriunda de combustíveis fósseis cria uma enorme demanda para o investimento em geração elétrica baseada em Fontes Renováveis de Energia FREs. Neste contexto, a geração eólica tem tido grande destaque mundi- almente, inclusive no Brasil, cuja capacidade instalada de geração eólica está, atualmente, entre as dez maiores do mundo. Estatisticamente, áreas com alto potencial para o aproveitamento do recurso eólico estão pulverizadas ao longo dos territórios dos países, então a energia eólica é in- troduzida na rede elétrica por meio de Sistemas de Geração Distribuída (SGDs). Com o aumento significativo da geração eólica frente ao sistema elétrico dos países, tornou-se indispensável a criação de normas de operação para este tipo de SGD, as agências reguladoras de energia elétrica ao redor do mundo instituíram, portanto, códigos de rede específicos para conexão de geração eólica à rede. Um dos principais pontos abordados nos códigos de rede dos países se refere à capacidade do SGD de se manter conectado em casos de variação da tensão da rede em regime permanente, a qual é denominada de capacidade LVRT (do inglês, Low-Voltage-Ride-Through). Cada país traz em seu código de rede uma curva de LVRT que basicamente determina quanto tempo o SGD pode permanecer conectado à rede para cada faixa de desvio de tensão, em relação à tensão nominal de operação. Neste trabalho é projetado um SGD baseado em geração eólica com capacidade LVRT. O SGD utilizado consiste em um DFIG (do inglês, Double-Fed Induction Generator) conectado ao PAC via estator. O rotor é conectado ao PAC via conversor back-to- back. O back-to-back promove o controle das correntes de fase do rotor do DFIG que, devido ao acoplamento magnético entre os enrolamentos de estator e rotor, controlam as potências ativa e reativa fornecidas ao PAC via estator. Em casos de subtensão, o bloco de controle do LVRT comanda a injeção de potência reativa na rede, promovendo a elevação da tensão no PAC. No caso de sobretensões, é comandado o consumo de potência reativa da rede, obtendo como resultado a diminuição da tensão no PAC. Em um cenário de sobretensão mais elevada, onde o consumo de potência reativa não seja suficiente para causar a diminuição da tensão do PAC a patamares operacionais, o bloco de controle de LVRT comanda, ainda, a redução da potência ativa injetada na rede, forçando a tensão do PAC reduzir um pouco mais. Em circunstâncias onde o LVRT não consiga reverter a tensão do PAC para patamares operacionais, o SGD é equipado com um Breaking Chopper, este dispositivo promove a desconexão do SGD em casos de não reversão do surto elétrico, dissipando a potência ativa produzida na turbina eólica através do seu ramo resistivo. Ao final do projeto, são apresentados resultados de simulação com situações de operacionalização do SGD e do bloco de LVRT para analisar o comportamento do sistema.pt_BR
dc.identifier.citationROMANO, Igor Barbosa Medeiros. Sistema eólico baseado em DFIG com capacidade LVRT e suporte de tensão. 2025. 154 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) - Departamento de Engenharia Elétrica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/61900
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Engenharia Elétricapt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programEngenharia Elétricapt_BR
dc.subjectFREpt_BR
dc.subjectRenewable Energy Sourcespt_BR
dc.subjectGeração Eólicapt_BR
dc.subjectPonto de Acoplamento Comumpt_BR
dc.subjectSistema de Geração Distribuídapt_BR
dc.subjectGerador de Indução Duplamente Excitadopt_BR
dc.subjectLVRTpt_BR
dc.subjectWind Generationpt_BR
dc.subjectDistributed Generation Systempt_BR
dc.subjectLow Voltage Ride Troughpt_BR
dc.subjectLow Voltage Ride Troughpt_BR
dc.subjectPoint of Common Couplingpt_BR
dc.subjectDouble-Fed Induction Generatorpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIASpt_BR
dc.titleSistema eólico baseado em DFIG com capacidade LVRT e suporte de tensãopt_BR
dc.title.alternativeDFIG based wind generation system with LVRT capability and voltage supportpt_BR
dc.typebachelorThesispt_BR

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