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Controle direto de potência deadbeat para o gerador de indução com dupla alimentação operando durante afundamento de tensão aplicado à geração eólica

Franco, Rodrigo January 2014 (has links)
Orientador: Prof. Dr. Alfeu Joãozinho Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2014. / A energia eólica tem seu interesse aumentado nos últimos anos como uma das mais importantes fontes de energia renováveis devido a sua característica ecologicamente correta. Um dos componentes principais do sistema de geração eólica é o aerogerador, que deve ser capaz de operar com velocidade variável do vento e deve estar conectado à rede elétrica mesmo com a presença de distúrbios elétricos, como afundamento de tensão. Este trabalho apresenta uma proposta de controlador direto de potência do tipo deadbeat para o Gerador de Indução com Dupla Alimentação (GIDA), onde tem-se seu estator conectado diretamente à rede elétrica e o seu rotor, conectado à rede elétrica com o emprego de um conversor bidirecional. O controlador proposto é projetado a partir do modelo matemático dinâmico discreto do GIDA para trabalhar durante a ocorrência de afundamentos de tensão sem o emprego de crowbar e sem danificar a máquina de indução. O GIDA e o controlador direto de potência deadbeat foram simulados com o emprego do pagote Simulink® do Matlab® e os resultados desta simulação são apresentados nesta dissertação, incluindo a operação do GIDA durante afundamento de tensão trifásico equilibrado. Para comprovar a capacidade de operação durante afundamento de tensão, foram realizados testes em bancada com o controlador direto de potência proposto e os resultados experimentais apresentados validam a correta operação do controlador direto de potência deadbeat na condição de falha da rede. / Wind energy is gaining interest in the last years as one of the most important renewable sources of energy due to its ecofriendly nature. One of the main components of the wind energy system is the wind generator, which must be able to work with variable wind speed and have to be connected directly to the grid even during faults, like symmetrical sag. This work presents a proposal of a direct power control deadbeat for Doubly-Fed Induction Generator (DFIG), where its stator is connected directly to the grid and its rotor is connected to the grid trough a bidirectional converter. The proposed controller is designed using the mathematical discretized dynamic model of DFIG, with the goal to withstand its operation during sag with no crowbar and avoiding damage to the induction machine. The DFIG and the direct power controller deadbeat were simulated using the suite Simulink® from Matlab® and the results are presented in this work, including the DFIG operation during symmetrical sag. For assuring the performance of the controller during sag, practical results with the proposed direct power controlled were performed using a test bench and the final results validate the correct design of the proposed deadbeat direct power controller.
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Métodos de compensação de desequilíbrios de tensão da rede elétrica com o uso de geradores de indução duplamente alimentados

Suppioni, Vinicius Prado January 2016 (has links)
Profa. Dra. Ahda Pionkoski Grilo Pavani / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016. / Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia de controle que permite ao gerador de indução duplamente alimentado, do inglês: doubly fed induction generator - DFIG, compensar os desequilíbrios de tensão do ponto de conexão do gerador com a concessionária. Para isso, foram consideradas a configuração série do DFIG, em que o conversor do lado da rede está conectado em série, e a configuração tradicional do DFIG com um restaurador dinâmico de tensão associado a ela. A metodologia de controle proposta permite compensar o desequilíbrio de tensão e minimiza as oscilações de torque produzidas por correntes desequilibradas no gerador, as quais podem reduzir a sua vida útil. Além disso, foi proposta uma solução para a operação no regime subsíncrono do DFIG na configuração série, na qual a saturação do fluxo concatenado, devido à elevação da tensão do estator, é uma limitação. A modelagem das metodologias propostas e simulações foram feitas em ambiente Matlab - Simulink, onde foram gerados os resultados necessários para sua validação. / In the present work it has been developed a control methodology allowing to the Doubly Fed Induction Generator (DFIG) to compensate the voltage unbalance at the Point of Commom Coupling (PCC). This methodology was implemented in the series configuration of the DFIG, which the Grid Side Converter is series connected to the grid, and in the traditional configuration of the DFIG with a Dynamic Voltage Restorer associated. The proposed methodology allows compensating the voltage unbalance at the PCC and reduces the electromagnetic toque oscillations produced by the unbalanced currents at the generator windings, which can compromise the machine service life. Furthermore, it has been proposed a solution to avoid increasing the stator voltage at the subsynchronous operation of the series configuration of the DFIG, which is a limitation due to the saturation of the electromagnetic flux. The proposed methodologies were modeled and simulated at the Matlab - Simulink environment, where the results required for the methodology validation was obtained.
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Estudo e comparação de sistemas de geração eólica utilizando DFIG e PMSG / Study and comparation of wind energy systems using DFIG and PMSG

Corrêa, André da Silva 20 February 2015 (has links)
Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andre da Silva Correa.pdf: 3150015 bytes, checksum: 8df17c41e03f4cea1d464cb6c5d5b970 (MD5) Previous issue date: 2015-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Given the increased contribution of wind farms under complementarity the generating units of electricity derived from petroleum, thermoelectric or hydroelectric energy matrix constituents of countries around the world, this dissertation investigates the advantages and disadvantages between the two main topologies currently used by rogue wind generation. Comparisons between the Doubly Fed Induction Generator and Permanent Magnet Generator are developed in order to establish the different dynamic behavior of each type of wind unit. The constituent parts of wind turbines are studied, performed the modeling and usual control methods are discussed. The simulations were performed in a computer program Matlab / Simulink® whose control models were developed according to the literature, as well as the respective block diagrams for each model. / Diante do crescimento da contribuição dos parques eólicos em regime de complementaridade às unidades geradoras de energia elétrica derivadas de petróleo, termoelétricas ou hidroelétricas constituintes da matriz energética de países espalhados pelo mundo, a presente dissertação de mestrado investiga as vantagens e desvantagens entre as duas principais topologias utilizadas atualmente para geração eólica. São estabelecidas comparações entre o Gerador de Indução Duplamente Alimentado e o Gerador de Ímãs Permanentes, a fim de se estabelecer os diferentes comportamentos dinâmicos de cada tipo de unidade eólica. São estudadas as partes constituintes de aerogeradores, realizadas as modelagens e discutidos os métodos de controle usuais. As simulações foram realizadas em programa computacional Matlab/Simulink®, cujos modelos de controle foram desenvolvidos de acordo com a literatura, assim como os respectivos diagramas de bloco para cada modelo.
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Metodologia de regulação da potência ativa para operação de sistemas de geração eólica com aerogeradores de velocidade variável

Tarnowski, Germán Claudio January 2006 (has links)
Atualmente, a geração eólica é a forma de geração de energia elétrica de maior crescimento no mundo. Não obstante, dependendo da forma em que é gerenciado este tipo de geração, pode causar impactos significativos no sistema de energia elétrica. Este trabalho estuda o comportamento da geração eólica nos sistemas de potência do ponto de vista dos aerogeradores e dos parques eólicos. É realizada uma modelagem dos principais componentes dos sistemas de geração eólica, particularmente dos aerogeradores de velocidade variável equipados com geradores de indução de dupla alimentação, com o intuito de aplicar estratégias de controle para a operação dos mesmos e estudar as suas características de funcionamento. São propostos métodos para a regulação da potência ativa gerada por estes aerogeradores e para a regulação da potência ativa gerada por parques eólicos compostos por vários aerogeradores de velocidade variável, com o objetivo de permitir um maior índice de penetração da geração eólica nos sistemas de energia elétrica. Usando a modelagem elaborada, são efetuadas rigorosas simulações computacionais do comportamento destas instalações eólicas funcionando com os métodos de regulação propostos. Os resultados obtidos nestas simulações mostram que o impacto da geração eólica pode ser consideravelmente diminuído, logrando atribuições semelhantes aos produtores de energia convencionais. Observa-se que estes métodos permitiriam flexibilizar a operação dos sistemas de geração eólica, possibilitando gerenciamentos mais adequados aos novos requerimentos exigidos pelos operadores dos sistemas de energia. / Nowadays, the wind power generation is the fastest growing electric power source in the world. Nevertheless, depending on the management of this kind of generation, it may cause significant impact in the power system. In this work, a modeling of the main components of wind power generation was performed, particularly of variable speed wind turbines with doubly fed induction generators, aiming to apply control strategies for its operation and to study its functional characteristics. Methods to regulate the active power generated by variable speed wind turbines, and to regulate the active power of wind farms composed of several of this turbines, are proposed with the objective to allow an increase in the level of penetration of wind generation in the power systems. Using the elaborated modeling, rigorous computational simulations of operation of these types of power stations, operating with the proposed methods, were accomplished. The obtained results in these simulations shows that it is possible to considerably minimize the wind power generation impacts, obtaining attributions similarly to conventional energy producers. It is observed that the proposed methods allows an operational flexibility of wind power generation, enabling a better management according to the new requirement of the power system operators.
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Metodologia de regulação da potência ativa para operação de sistemas de geração eólica com aerogeradores de velocidade variável

Tarnowski, Germán Claudio January 2006 (has links)
Atualmente, a geração eólica é a forma de geração de energia elétrica de maior crescimento no mundo. Não obstante, dependendo da forma em que é gerenciado este tipo de geração, pode causar impactos significativos no sistema de energia elétrica. Este trabalho estuda o comportamento da geração eólica nos sistemas de potência do ponto de vista dos aerogeradores e dos parques eólicos. É realizada uma modelagem dos principais componentes dos sistemas de geração eólica, particularmente dos aerogeradores de velocidade variável equipados com geradores de indução de dupla alimentação, com o intuito de aplicar estratégias de controle para a operação dos mesmos e estudar as suas características de funcionamento. São propostos métodos para a regulação da potência ativa gerada por estes aerogeradores e para a regulação da potência ativa gerada por parques eólicos compostos por vários aerogeradores de velocidade variável, com o objetivo de permitir um maior índice de penetração da geração eólica nos sistemas de energia elétrica. Usando a modelagem elaborada, são efetuadas rigorosas simulações computacionais do comportamento destas instalações eólicas funcionando com os métodos de regulação propostos. Os resultados obtidos nestas simulações mostram que o impacto da geração eólica pode ser consideravelmente diminuído, logrando atribuições semelhantes aos produtores de energia convencionais. Observa-se que estes métodos permitiriam flexibilizar a operação dos sistemas de geração eólica, possibilitando gerenciamentos mais adequados aos novos requerimentos exigidos pelos operadores dos sistemas de energia. / Nowadays, the wind power generation is the fastest growing electric power source in the world. Nevertheless, depending on the management of this kind of generation, it may cause significant impact in the power system. In this work, a modeling of the main components of wind power generation was performed, particularly of variable speed wind turbines with doubly fed induction generators, aiming to apply control strategies for its operation and to study its functional characteristics. Methods to regulate the active power generated by variable speed wind turbines, and to regulate the active power of wind farms composed of several of this turbines, are proposed with the objective to allow an increase in the level of penetration of wind generation in the power systems. Using the elaborated modeling, rigorous computational simulations of operation of these types of power stations, operating with the proposed methods, were accomplished. The obtained results in these simulations shows that it is possible to considerably minimize the wind power generation impacts, obtaining attributions similarly to conventional energy producers. It is observed that the proposed methods allows an operational flexibility of wind power generation, enabling a better management according to the new requirement of the power system operators.
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Controle preditivo generalizado com horizonte deslizante e controle direto de potência deadbeat aplicados em sistemas eólicos baseados no gerador de indução de rotor bobinado

Chaves, Juan Sebastián Solís January 2017 (has links)
Orientador: Prof. Dr. Alfeu J. Sguarezi Filho / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2017. / Nesta pesquisa são propostos dois novos algoritmos de controle, operando a velocidade variável e robustos às variações nos parâmetros para um sistema eólico baseado no gerador de indução duplamente alimentado, cuja aplicação é realizada em condições normais de operação. Os controladores propostos são nomeados de Controle Direto de Potência (CDP) Deadbeat e do Controle Preditivo Generalizado com Horizonte Deslizante (CPG¿hd). O primeiro possui duas malhas de controle: uma para o desacoplamento do fluxo do estator e o controle das potências e a outra para o controle da corrente, essa malha é chamada de Deadbeat. O CDP calcula o vetor de tensão fornecido ao rotor a fim de garantir que a potência ativa e reativa atinjam seus valores de referência desejados. A dependência do algoritmo a parâmetros que tenham que ser sintonizados por meio de procedimentos heurísticos é nula quando é comparado com o controle Proporcional¿Integral ou Controle PI, sendo preciso somente calcular o coeficiente Gc. O segundo controlador, calcula os preditores para a corrente do rotor usando um horizonte de predição definido e assim obter as novas tensões do rotor que devem ser injetadas no sistema para controlar as potências ativa e reativa do estator com base nas equações do gerador. O CPG¿hd precisa de um parâmetro para sua sintonização chamado fator de peso do controlador, esse parâmetro faz parte da função de custo quadrática que deve ser minimizada, para obter um valor ótimo das tensões do rotor. Testes são feitos usando Matlab¿Simulink para os dois controladores operando sob condições normais de operação, ou seja: teste a velocidade fixa e teste a velocidade variável do rotor. Os mesmos testes são repetidos por meio de um protótipo de escala pequena disponível no LEPS . A dependência dos dois algoritmos às variações dos parâmetros foi também investigada, assim como a influência dos erros na estimativa desses parâmetros, obtendo-se um desempenho superior do controlador preditivo generalizado CPG¿hd sobre o CDP Deadbeat. / In this research two new control algorithms for a wind power system based on the Double Fed Induction Generator (DFIG) are proposed. The wind energy system is operating under normal conditions i.e. fixed rotor speed, variable rotor speed and under variations in DFIG parameters. The proposed controllers are named Direct Power Control (DPC) Deadbeat and Long¿range Generalized Predictive Control (GPC¿dq). The DPC calculates the sup- plied voltage vector to the rotor to ensure that the active and reactive power reaches their desired reference values. The algorithm dependence on parameters that have to be tuned by means of heuristic procedures is zero when its compared with the Proportional¿Integral (PI) Control, being necessary only estimate the Gc coeficient. The second controller evalu- ates the DFIG predictive rotor currents, using a defined long-range prediction horizon and thus obtain the new rotor voltages that have to be injected to controlling the active and reactive stator powers. The GPC¿dq needs a parameter for been tuned, this is called as a weighting factor and is a part of the quadratic cost function that has to be minimized, to obtain an optimal value of the rotor voltages. Tests are done using Matlab¿Simulink for the two controllers operating under normal operating conditions, ie: a fixed speed test and a variable rotor speed test. The same tests are repeated using a small scale prototype avai- lable in the LEPS. The dependence of the two algorithms on the parameter variations was also investigated, as well as the influence of the errors in the estimation of these parame- ters, obtaining a superior performance for the long¿range generalized predictive controller over the other one.
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Estudo da capacidade LVRT de sistemas eólicos com DFIG durante a ocorrência de faltas elétricas /

Costa, Christielly Fernandes da January 2020 (has links)
Orientador: André Luiz Andreoli / Resumo: Nos últimos anos, questões relacionadas ao meio ambiente, principalmente, ao uso de combustíveis fósseis e à emissão de gases poluentes na atmosfera, ganharam grande destaque internacional. Com os avanços da comunidade científica e o aumento no preço do petróleo no começo da década de 1970, o uso de fontes renováveis, não poluentes e limpas teve grande investimento por parte de diversos países. Nesse contexto, a geração eólica vem se destacando como uma das mais promissoras, especialmente devido a sua viabilidade econômica e ao seu rápido desenvolvimento tecnológico. Entre as diferentes topologias utilizadas nos sistemas de geração eólica, destaca-se a configuração elaborada para operação em velocidade variável, que emprega o gerador de indução duplamente alimentado (DFIG), associado ao conversor eletrônico back-to-back para controle de sua operação. Como principais vantagens da utilização do DFIG, destacam-se sua maior eficiência na conversão de energia, menor estresse mecânico do rotor, controle independente de potência ativa e reativa limitada a valores típicos de 30% da potência nominal. Por outro, sabe-se que, durante a ocorrência de um distúrbio, as correntes do rotor podem atingir altas magnitudes e causar danos ao conversor. Além disso, sobretensões no capacitor do elo CC ocorrem devido à perda de capacidade de transferência de energia do conversor do lado da rede. Entretanto, os aerogeradores podem ser requisitados a permanecerem em funcionamento mesmo durante uma fa... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the last years, issues related to the environment, especially the use of fossil fuels and the emission of polluting gases into the atmosphere, have gained great international prominence. With the advances of scientific community and the increase of the oil price in the beginning of the 1970s, the use of renewable, non-polluting and clean sources had a great investment by several countries. In this context, wind generation has stood out as one of the most promising, especially due to its economic viability and its fast technological development. Among the different topologies used in wind generation systems, the configuration developed for operation at variable speed is highlighted, which employs the doubly-fed induction generator (DFIG) associated with back-to-back electronic converter to control its operation. The main advantages of using DFIG include its greater efficiency in energy conversion, less mechanical rotor stress, independent control of active and reactive power limited to typical values of 30% of the rated power. On the other hand, it is known that, during the occurrence of a disturbance, such as an electrical fault, the rotor currents can reach high magnitudes in order to damage the rotor side converter. In addition, overvoltages in the DC link capacitor occur due to the loss of power transfer capacity on grid side converter. However, wind turbines may be required to main in operation even during a fault, in addition to contributing the restoration of voltage... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre
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Damping of sub-synchronous control interactions with a STATCOM : Wind farms & series compensated power lines

Alvarez Urrutia, Leonardo January 2022 (has links)
The power converter is one of the key components in power system applications such as high voltage direct current (HVDC) systems and the grid connection of intermittent sources such as wind and solar power. However, the increased penetration of converter-based generation introduces challenges, such as sub-synchronous interaction between the converter control system and the grid. These control interactions are characterized by fast-growing, subsynchronous oscillations (SSO). This thesis deals with the analysis of sub-synchronous control interactions (SSCI) between doubly-fed induction generator (DFIG)-based wind farms and series compensated transmission lines. Moreover, the thesis aims to identify a method for mitigating the sub-synchronous oscillations using a static synchronous compensator (STATCOM), with a supplementary damping controller. The study is based on work in PSCAD/EMTDC and uses a system based on the IEEE first benchmark model, acting as a grid, and the scaled power output of a DFIG turbine model, modeling a wind farm. Initial impedance-based analysis in the frequency domain shows that the DFIG wind farm has a negative resistance throughout the sub-synchronous frequency range. A negative resistance may result in negative damping of the system and further introduce the risk of instability. The wind farm resistance and, in turn, system stability is affected by the current control loop of the DFIG-converter. The transmission line compensation factor largely impacts the system stability, while the power output has a minor effect. A time-domain analysis is performed to verify the result of the frequency domain analysis. Further on, a grid-forming STATCOM is added to the system for VAr compensation. Additional stability analysis shows that even though improvingthe stability, the STATCOM alone is not adequate to mitigate the SSCI. The proposed damping strategy is based on modifying the STATCOM voltage reference andcan be divided into three steps: detecting the SSO, estimating the sub-synchronous component, and modifying the extracted signal. The detection algorithm is based on a half-cycle comparator, while the modification is done through a proportional gain. When estimating the sub-synchronous components, two methods are proposed and compared. The first estimation method is based on a conventional power system stabilizer (PSS) method, and the second is afilter-less method.
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DFIG-BASED SPLIT-SHAFT WIND ENERGY CONVERSION SYSTEMS

Rasoul Akbari (13157394) 27 July 2022 (has links)
<p>In this research, a Split-Shaft Wind Energy Conversion System (SS-WECS) is investigated</p> <p>to improve the performance and cost of the system and reduce the wind power</p> <p>uncertainty influences on the power grid. This system utilizes a lightweight Hydraulic Transmission</p> <p>System (HTS) instead of the traditional gearbox and uses a Doubly-Fed Induction</p> <p>Generator (DFIG) instead of a synchronous generator. This type of wind turbine provides</p> <p>several benefits, including decoupling the shaft speed controls at the turbine and the generator.</p> <p>Hence, maintaining the generator’s frequency and seeking maximum power point</p> <p>can be accomplished independently. The frequency control relies on the mechanical torque</p> <p>adjustment on the hydraulic motor that is coupled with the generator. This research provides</p> <p>modeling of an SS-WECS to show its dependence on mechanical torque and a control</p> <p>technique to realize the mechanical torque adjustments utilizing a Doubly-Fed Induction</p> <p>Generator (DFIG). To this end, a vector control technique is employed, and the generator</p> <p>electrical torque is controlled to adjust the frequency while the wind turbine dynamics</p> <p>influence the system operation. The results demonstrate that the generator’s frequency is</p> <p>maintained under any wind speed experienced at the turbine.</p> <p>Next, to reduce the size of power converters required for controlling DFIG, this research</p> <p>introduces a control technique that allows achieving MPPT in a narrow window of generator</p> <p>speed in an SS-WECS. Consequently, the size of the power converters is reduced</p> <p>significantly. The proposed configuration is investigated by analytical calculations and simulations</p> <p>to demonstrate the reduced size of the converter and dynamic performance of the</p> <p>power generation. Furthermore, a new configuration is proposed to eliminate the Grid-</p> <p>Side Converter (GSC). This configuration employs only a reduced-size Rotor-Side Converter</p> <p>(RSC) in tandem with a supercapacitor. This is accomplished by employing the hydraulic</p> <p>transmission system (HTS) as a continuously variable and shaft decoupling transmission</p> <p>unit. In this configuration, the speed of the DFIG is controlled by the RSC to regulate the</p> <p>supercapacitor voltage without GSC. The proposed system is investigated and simulated in</p> <p>MATLAB Simulink at various wind speeds to validate the results.</p> <p>Next, to reduce the wind power uncertainty, this research introduces an SS-WECS where the system’s inertia is adjusted to store the energy. Accordingly, a flywheel is mechanically</p> <p>coupled with the rotor of the DFIG. Employing the HTS in such a configuration allows the</p> <p>turbine controller to track the point of maximum power (MPPT) while the generator controller</p> <p>can adjust the generator speed. As a result, the flywheel, which is directly connected</p> <p>to the shaft of the generator, can be charged and discharged by controlling the generator</p> <p>speed. In this process, the flywheel energy can be used to modify the electric power generation</p> <p>of the generator on-demand. This improves the quality of injected power to the</p> <p>grid. Furthermore, the structure of the flywheel energy storage is simplified by removing</p> <p>its dedicated motor/generator and the power electronics driver. Two separate supervisory</p> <p>controllers are developed using fuzzy logic regulators to generate a real-time output power</p> <p>reference. Furthermore, small-signal models are developed to analyze and improve the MPPT</p> <p>controller. Extensive simulation results demonstrate the feasibility of such a system and its</p> <p>improved quality of power generation.</p> <p>Next, an integrated Hybrid Energy Storage System (HESS) is developed to support the</p> <p>new DFIG excitation system in the SS-WECS. The goal is to improve the power quality</p> <p>while significantly reducing the generator excitation power rating and component counts.</p> <p>Therefore, the rotor excitation circuit is modified to add the storage to its DC link directly.</p> <p>In this configuration, the output power fluctuation is attenuated solely by utilizing the RSC,</p> <p>making it self-sufficient from the grid connection. The storage characteristics are identified</p> <p>based on several system design parameters, including the system inertia, inverter capacity,</p> <p>and energy storage capacity. The obtained power generation characteristics suggest an energy</p> <p>storage system as a mix of fast-acting types and a high energy capacity with moderate</p> <p>acting time. Then, a feedback controller is designed to maintain the charge in the storage</p> <p>within the required limits. Additionally, an adaptive model-predictive controller is developed</p> <p>to reduce power generation fluctuations. The proposed system is investigated and simulated</p> <p>in MATLAB Simulink at various wind speeds to validate the results and demonstrate the</p> <p>system’s dynamic performance. It is shown that the system’s inertia is critical to damping</p> <p>the high-frequency oscillations of the wind power fluctuations. Then, an optimization approach</p> <p>using the Response Surface Method (RSM) is conducted to minimize the annualized</p> <p>cost of the Hybrid Energy Storage System (HESS); consisting of a flywheel, supercapacitor, and battery. The goal is to smooth out the output power fluctuations by the optimal</p> <p>size of the HESS. Thus, a 1.5 MW hydraulic wind turbine is simulated, and the HESS is</p> <p>configured and optimized. The direct connection of the flywheel allows reaching a suitable</p> <p>level of smoothness at a reasonable cost. The proposed configuration is compared with the</p> <p>conventional storage, and the results demonstrate that the proposed integrated HESS can</p> <p>decrease the annualized storage cost by 71 %.</p> <p>Finally, this research investigates the effects of the reduced-size RSC on the Low Voltage</p> <p>Ride Through (LVRT) capabilities required from all wind turbines. One of the significant</p> <p>achievements of an SS-WECS is the reduced size excitation circuit. The grid side converter is</p> <p>eliminated, and the size of the rotor side converter (RSC) can be safely reduced to a fraction</p> <p>of a full-size excitation. Therefore, this low-power-rated converter operates at low voltage</p> <p>and handles the regular operation well. However, the fault conditions may expose conditions</p> <p>on the converter and push it to its limits. Therefore, four different protection circuits are</p> <p>employed, and their effects are investigated and compared to evaluate their performance.</p> <p>These four protection circuits include the active crowbar, active crowbar along a resistorinductor</p> <p>circuit (C-RL), series dynamic resistor (SDR), and new-bridge fault current limiter</p> <p>(NBFCL). The wind turbine controllers are also adapted to reduce the impact of the fault</p> <p>on the power electronic converters. One of the effective methods is to store the excess energy</p> <p>in the generator’s rotor. Finally, the proposed LVRT strategies are simulated in MATLAB</p> <p>Simulink to validate the results and demonstrate their effectiveness and functionality.</p>
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Controle direto de torque aplicado em aerogeradores que empregam o gerador de indução com rotor bobinado

Tabares, Harrison García January 2014 (has links)
Orientador: Dr. Alfeu J. Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2014. / Devido as preocupações com a redu¸c¿ao do uso dos recursos f'osseis e das emiss¿oes de CO2 ocasionadas pelos mesmos, o interesse no uso de energias renov 'aveis aumentou, sendo uma destas fontes a energia e'olica. O Gerador de Indu¸c¿ao de Rotor Bobinado (GIRB) tem demonstrado ser uma ferramenta capaz de otimizar o uso da energia e'olica, dada a sua alta efici¿encia, rentabilidade e robustez mec¿anica, ainda assim 'e necess'ario superar os numerosos desafios que est¿ao presentes nesta tecnologia, tais como qualidade da pot¿encia, estabilidade da rede, entre outros. O objetivo desta pesquisa se concentra no estudo de t'ecnicas de controle de pot¿encia fornecida pelo GIRB aplicado a sistemas de gera¸c¿ao e'olica. No presente caso, o sistema de gera¸c¿ao 'e composto por um GIRB com seu estator conectado diretamente 'a rede e seu rotor 'e conectado 'a rede atrav'es de um conversor bidirecional. Prop¿oe-se estudar o m'etodo de controle direto de torque (CDT) com emprego de controladores PI e por modos deslizantes (SMC) mais PI. O controle direto de torque 'e uma t'ecnica de alto desempenho din¿amico e possibilita o controle independente do torque e fluxo do gerador o que possibilitar'a o controle das pot¿encias ativa e reativa do GIRB. Da mesma forma, 'e estudado o conversor para o processamento da energia gerada. As simula¸c¿oes baseadas em modelos matem'aticos destes m'etodos de controle foram revistos, analisados e comparados com as simula¸c¿oes de textos de refer¿encia. Resultados experimentais obtidos em uma bancada validaram o prot'otipo proposto. / Due to concerns about reducing the use of fossil resources and the CO2 emissions caused by them, interest in the use of renewable energy increased, one of these sources is wind energy. The Wound Rotor Induction Generator (WRIG) has been proved to be a tool to optimize the use of wind energy, given its high efficiency, profitability and mechanical robustness, it is still necessary to overcome the many challenges that are present in this technology, such as power quality, grid stability, among others. This research focuses on the study of control techniques for power supply by WRIG applied to wind generation systems. In this case, the generation system consists of a stator WRIG is connected directly to the electrical network and its rotor too, but via a bidirectional converter. It is proposed to study the method of direct torque control (DTC) with the use of PI and sliding mode controllers (SMC) more PI. The direct torque control is a technique of high dynamic performance and enables independent control of torque and flux generator, which will enable the control of active and reactive power ofWRIG. Likewise, it is studied the converter for processing the generated power. The simulations based on mathematical models of these control methods were reviewed , analyzed and compared with simulations of reference texts . Experimental results obtained on a bench validated the proposed prototype.

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