Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:55:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 278399.pdf: 2591354 bytes, checksum: 61ce3c8235c0576542222f3929b8aa45 (MD5) / O presente trabalho apresenta um estudo e análise do gerador de indução trifásico, autônomo e auto-excitado, alimentando cargas trifásicas e monofásicas. O gerador de indução é modelado através de circuitos equivalentes, baseados nos parâmetros da máquina. Para diferentes configurações do sistema composto pelo gerador, banco de capacitores e carga é possível equacionar um sistema linear de equações diferenciais e resolvê-lo a partir de um método numérico, sendo utilizado neste trabalho o método Runge-Kutta de 4ª ordem. Considerou-se o efeito de saturação da máquina no estudo do sistema. Desta forma, um programa é implementado no software MATLAB de forma a solucionar os sistemas lineares obtidos e assim analisar variáveis como correntes e tensões para as diferentes configurações analisadas e para diferentes valores de capacitores, impedância de carga e velocidade imposta ao eixo do gerador. Os parâmetros referentes ao gerador analisado são os mesmos apresentados em determinada referência bibliográfica, assim pôde-se validar previamente o programa elaborado, comparando os resultados obtidos através das simulações com os resultados apresentados pela referência e com os resultados obtidos através de simulações no pacote SIMULINK, presente no software MATLAB. / This paper presents a study and analysis of three-phase induction generator, autonomous and self-excited, feeding single and three-phase loads. The induction generator is modeled by equivalent circuits, based on the parameters of the machine. For different configurations composed by the generator, capacitor bank and load it is possible to write a linear system of differential equations and solve it by means of a numerical method. In this study fourth order Runge-Kutta method is used. The effect saturation of the machine is also considered. A program is implemented in MATLAB software in order to solve the linear systems obtained and therefore to analyze variables such as currents and voltages for the different configurations studied and for different values of capacitors, load impedance and speed imposed on the generator shaft. The generator parameters are the same presented in given bibliographic reference, so it is possible to validate the program developped, comparing the results obtained through simulations not only with the results presented by the reference but also with the results obtained through simulations in SIMULINK package, wich is an extension of MATLAB software.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-11-16T18:15:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-01-07T11:06:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-07T11:06:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) Previous issue date: 2015 / CNPQ / Em um contexto de necessidade de aumento da oferta de energia elétrica e de busca por fontes renováveis e limpas de energia, a energia eólica tem experimentado um crescimento expressivo nos últimos anos. Uma das tecnologias mais empregadas em geradores eólicos, o DFIG, possui como maior susceptibilidade os distúrbios da rede, principalmente o afundamento de tensão. Soluções na topologia e no controle do gerador têm sido propostas para aumento da suportabilidade do gerador a esses fenômenos. Este trabalho avalia a utilização de um limitador de corrente supercondutor resistivo no elo-CC do conversor back-to-back para proteção do conversor e aumento da suportabilidade a afundamentos de tensão em um gerador eólico baseado em DFIG. A aplicação da tecnologia de supercondutores na proteção de sistemas eólicos é recente e os resultados obtidos nesse trabalho contribuem com os estudos feitos na área. Com o gerador DFIG operando em condições normais, o supercondutor não transita para o estado condutor, e permanece invisível à operação. Na ocorrência de um afundamento de tensão na rede a corrente no circuito de rotor aumenta ultrapassando o valor da corrente crítica e levando o supercondutor ao estado condutor, inserindo um elemento resistivo, limitando assim, a corrente. As análises são feitas utilizando o software de simulação de transitórios eletromagnéticos PSCAD/EMTDC com a implementação do limitador supercondutor em uma turbina eólica de 2MW. São avaliados aspectos tais como limitação de corrente, influência na resposta e atendimento à normativa de suportabilidade para duas posições do limitador dentro do elo-CC do conversor back-to-back. Os resultados obtidos demonstram que a inserção do limitador no elo-CC limita a corrente no rotor durante a ocorrência de afundamentos de tensão, ao mesmo tempo em que mantém a tensão do elo-CC em valores seguros, confirmando a validade da proposta. / In a context of necessity to increase electric energy offer and to search clean and renewable energy sources, wind energy have experienced an expressive expansion through the last few years. One of the most employed wind generators, the DFIG, has its performance significantly affected by grid disturbances, especially voltage sag. Topology and control solutions have been presented to increase generator’s supportability to these phenomena. This work verifies the use of superconducting resistive current limiter placed on back-to-back converter DC-link to protect the converter and to increase low voltage ride-through for a DFIG-based wind generator. The application of superconducting technology on wind systems protection is novel and the obtained results contribute with other works in this area. Under DFIG normal operation, the superconductor doesn’t transits to conductor state and remains invisible to the system. During a voltage dip the rotor circuit current surpasses the device critical current turning the superconductor to a conductor state inserting a resistive element, limiting the hazardous current. The studies are made through electromagnetic transient simulation software PSCAD/EMTDC with implementation of a superconducting current limiter on a 2MW wind turbine. Aspects as current limitation, response influence and supportability standard attendance are evaluated for limiter inside back-to-back converter DC-link in two different settings. The obtained results demonstrate that if voltage sag occurs the limiter insertion on DC-link limits the rotor current at the same time that it maintains DC-link voltage in safe values, proving the proposal validly.

Nesta tese apresenta-se o desenvolvimento de diversos modelos computacionais de turbinas eólicas equipadas com diferentes tipos de geradores elétricos, com ênfase no gerador de indução duplamente alimentado. Tais modelos foram desenvolvidos para investigar o desempenho de diferentes estratégias de controle, bem como diferentes estratégias do uso do sistema de proteção do conversor AC/DC/AC. Desenvolveu-se adicionalmente um método analítico para investigar a estabilidade de geradores de indução duplamente alimentados durante grandes perturbações na rede elétrica. Tal método foi validado por meio de comparações entre os resultados da aplicação das fórmulas propostas e de simulações, utilizando uma simplificação dos modelos dinâmicos desenvolvidos. Considerando os modelos dinâmicos, os resultados obtidos por simulações mostram que as escolhas adequadas da estratégia de controle e do sistema de proteção permitem maior injeção de potência reativa durante curto-circuitos na rede elétrica. O método analítico proposto apresentou resultados suficientemente precisos para análise da estabilidade frente a grandes perturbações, reduzindo o esforço necessário para realização de simulações dinâmicas sem a necessidade de compra de licenças de programas específicos. / The development of computational models of wind turbines equipped with different electrical machines is presented in this thesis, emphasizing the doubly fed induction generator. Such models were developed to investigate the performance of different control strategies as well as different protection system of the back-to-back converters. Additionally, this thesis present an original analytic method to investigate the stability of doubly fed induction generators during large disturbance on the electric system. The methodology is validated by comparing results from the developed dynamic models to the results from the analytical equations. For the dynamic models, the obtained results by simulations show that the chosen of the appropriate control strategies and the protection system can permit more reactive power injection during short circuits in the network. The proposed analytic method is sufficiently precise to analyze large disturbance stability reducing the necessary effort spending on dynamic simulation without the need of buying a specific license to run the software.

Com o aumento da penetração da energia eólica nos sistemas de potência, critérios cada vez mais rigorosos vem sendo estabelecidos ao longo do tempo para a conexão e operação das plantas eólicas nas redes elétricas. A evolução das tecnologias empregadas em turbinas possibilitou o atendimento a esses critérios, passando do conceito dinamarquês de turbinas de velocidade fixa para turbinas de velocidade variável, que possibilitam melhor aproveitamento da energia disponível nos ventos e maior capacidade de controle das grandezas envolvidas. Neste trabalho, foram analisados diferentes tipos de controle de um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) e a influência dessa máquina nos níveis de tensão de uma rede de subtransmissão à qual está conectada. Os resultados mostram que os tipos de controles indicados para a operação da planta eólica podem variar sensivelmente de acordo com o carregamento e a velocidade do vento em um determinado momento. O crescimento de carga esperado da rede também pode influenciar na estratégia de controle da planta. / With the increased penetration of wind energy in electrical power systems, increasingly stringent grid codes have been stablished over time for the connection and operation of wind power plants. The evolution of the technologies applied in wind turbines allowed meeting these criteria, moving from the Danish concept of fixed-speed turbines to variable-speed wind turbines, which enable better use of the available wind power and greater control of the variables involved. This study analyzes different control strategies of a doubly-fed induction generation (DFIG) and the influence of this machine in the voltage profile of a subtransmission system to which it is connected. The results show that the types of control suitable for the operation of the wind power plant may vary considerably according to the load and the wind speed at a given time. The expected load growth of the network can also influence in power plant control strategy.

Com o aumento da penetração da energia eólica nos sistemas de potência, critérios cada vez mais rigorosos vem sendo estabelecidos ao longo do tempo para a conexão e operação das plantas eólicas nas redes elétricas. A evolução das tecnologias empregadas em turbinas possibilitou o atendimento a esses critérios, passando do conceito dinamarquês de turbinas de velocidade fixa para turbinas de velocidade variável, que possibilitam melhor aproveitamento da energia disponível nos ventos e maior capacidade de controle das grandezas envolvidas. Neste trabalho, foram analisados diferentes tipos de controle de um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) e a influência dessa máquina nos níveis de tensão de uma rede de subtransmissão à qual está conectada. Os resultados mostram que os tipos de controles indicados para a operação da planta eólica podem variar sensivelmente de acordo com o carregamento e a velocidade do vento em um determinado momento. O crescimento de carga esperado da rede também pode influenciar na estratégia de controle da planta. / With the increased penetration of wind energy in electrical power systems, increasingly stringent grid codes have been stablished over time for the connection and operation of wind power plants. The evolution of the technologies applied in wind turbines allowed meeting these criteria, moving from the Danish concept of fixed-speed turbines to variable-speed wind turbines, which enable better use of the available wind power and greater control of the variables involved. This study analyzes different control strategies of a doubly-fed induction generation (DFIG) and the influence of this machine in the voltage profile of a subtransmission system to which it is connected. The results show that the types of control suitable for the operation of the wind power plant may vary considerably according to the load and the wind speed at a given time. The expected load growth of the network can also influence in power plant control strategy.

Nesta tese apresenta-se o desenvolvimento de diversos modelos computacionais de turbinas eólicas equipadas com diferentes tipos de geradores elétricos, com ênfase no gerador de indução duplamente alimentado. Tais modelos foram desenvolvidos para investigar o desempenho de diferentes estratégias de controle, bem como diferentes estratégias do uso do sistema de proteção do conversor AC/DC/AC. Desenvolveu-se adicionalmente um método analítico para investigar a estabilidade de geradores de indução duplamente alimentados durante grandes perturbações na rede elétrica. Tal método foi validado por meio de comparações entre os resultados da aplicação das fórmulas propostas e de simulações, utilizando uma simplificação dos modelos dinâmicos desenvolvidos. Considerando os modelos dinâmicos, os resultados obtidos por simulações mostram que as escolhas adequadas da estratégia de controle e do sistema de proteção permitem maior injeção de potência reativa durante curto-circuitos na rede elétrica. O método analítico proposto apresentou resultados suficientemente precisos para análise da estabilidade frente a grandes perturbações, reduzindo o esforço necessário para realização de simulações dinâmicas sem a necessidade de compra de licenças de programas específicos. / The development of computational models of wind turbines equipped with different electrical machines is presented in this thesis, emphasizing the doubly fed induction generator. Such models were developed to investigate the performance of different control strategies as well as different protection system of the back-to-back converters. Additionally, this thesis present an original analytic method to investigate the stability of doubly fed induction generators during large disturbance on the electric system. The methodology is validated by comparing results from the developed dynamic models to the results from the analytical equations. For the dynamic models, the obtained results by simulations show that the chosen of the appropriate control strategies and the protection system can permit more reactive power injection during short circuits in the network. The proposed analytic method is sufficiently precise to analyze large disturbance stability reducing the necessary effort spending on dynamic simulation without the need of buying a specific license to run the software.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:11:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giovano Mayer.pdf: 9964402 bytes, checksum: fa8e2023cd08bf7b10d7d806375b1277 (MD5) Previous issue date: 2012-12-10 / The use of alternative sources of energy requires electromechanical conversion equipments that exhibit low installation, operating and maintenance costs. In such way, small energy resources that are not connect to the power system (PS) can be benefited by the use of squirrel-cage induction generators (IG) which show such characteristics. When operating in an isolated mode, the IG is called SEIG - Self Excited Induction Generator, and in this configuration its self excitation is promoted through the connection of appropriate capacitors to the terminals of the machine stator. The existence of self-excitation in the IG depends on the value of the capacitor connected to the stator, the mechanical velocity and the load. This work aims to study the conditions of existence of self-excitation in induction generators having in mind applications in isolated generators systems. Towards this goal, initially the conditions for the existence of self-excitation are stated in terms of appropriate parameters, units and quantities, so as to highlight its relations with the operative characteristics of the machine. It is considered that the induction generator is connected to a load that contains both reactive and active components, parameterized in terms of its rated power. The self-excitation capacitors are represented by its reactive power, called self-excitation reactive power (PRAE). Self-excitation existence regions are defined which explicitate conditions for the existence and maintenance of self-excitation over, a region of operating conditions (OR) of the generator. Through the analysis of the existence of the self-excitation over the OR and the parameterization of the PRAE and the load in terms or rated power, procedures for SEIG design are established. With these procedures, the design of the SEIG is defined by the maximum load power, the worse load power factor condition, and the minimum self-excitation speed of the generator. The process of self-excitation of the generator and the design procedures are analyzed with the aid of dynamic simulations of the SEIG complete model, including the non linear model of the magnetizing inductance representing the magnetic saturation. A laboratorial bench was developed to allow studies with asynchronous generation, in particular with the SEIG. The parameters of the generator were identified experimentally and used all along the work, especially in the dynamic simulations showed. The results were also compared with experimental data collected from self-excitation tests performed with the developed laboratory bench. / A utilização de fontes alternativas de energia requer equipamentos de conversão eletromecânica que apresentem baixos custos de implantação, operação e manutenção. Desta forma, pequenos recursos energéticos não ligados ao sistema elétrico de potência (SEP) podem ser beneficiados pelo emprego do gerador de indução (GI) com rotor em gaiola, que apresenta tais características. Quando operado de forma isolada, o GI é denominado de SEIG Self Excited Induction Generator, e nesta configuração sua autoexcitação é promovida através do acoplamento de capacitores apropriados aos terminais do estator da máquina. A existência da autoexcitação no GI depende do valor do capacitor conectado ao estator, da velocidade mecânica e da carga. Este trabalho tem por objetivo estudar as condições de existência da autoexcitação em geradores de indução visando sua aplicação em sistemas isolados de geração. Neste sentido, inicialmente as condições de existência de autoexcitação são colocadas em termos de parâmetros, unidades e grandezas apropriadas, a fim de explicitar as relações com as características operativas da máquina. Também é considerado que o gerador de indução é acoplado a uma carga que contém componentes tanto ativos quanto reativos parametrizados em termos de potência. Os capacitores de autoexcitação são representados por sua potência reativa denominada de potência reativa de autoexcitação (PRAE). São definidas regiões de existência de autoexcitação explicitando condições para a existência e a manutenção da autoexcitação em torno de regiões operativas (RO) do gerador. Através da análise da existência da autoexcitação em torno da RO e da representação da PRAE e da carga em termos de potência, são estabelecidos procedimentos de projeto do SEIG. Com estes procedimentos, o dimensionamento do SEIG fica em função da carga máxima a ser acionada, da pior condição de fator de potência da mesma e da velocidade mínima de autoexcitação do gerador. O processo de autoexcitação do gerador e os procedimentos de projeto são analisados com o auxílio de simulações dinâmicas do modelo completo do SEIG, incluindo o modelo não linear da indutância de magnetização representando a saturação magnética. Uma bancada laboratorial foi desenvolvida para possibilitar estudos com geração assíncrona, em particular com o SEIG. Os parâmetros do gerador foram levantados experimentalmente e utilizados em todo o trabalho, inclusive nas simulações dinâmicas apresentadas. Os resultados foram confrontados também com dados experimentais de testes de autoexcitação obtidos com a bancada desenvolvida.

A captação eficaz da energia eólica ocorre por meio de turbinas de três pás com ângulo de passo e velocidade de rotação ajustáveis, sendo o ajuste do ângulo de passo utilizado para limitar a captação de energia na ocorrência de ventos muito fortes e o ajuste da velocidade de rotação utilizado para maximizar a captação da energia cinética dos ventos fracos. Neste regime de operação, o gerador deve converter a energia mecânica de entrada, caracterizada por velocidade de rotação e conjugado variáveis, em energia elétrica de saída nos padrões da rede elétrica a que estão conectados, caracterizada por tensão de valor eficaz e freqüência constantes. No presente trabalho, a conversão eletromecânica de energia é realizada por um gerador de indução duplamente alimentado, excitado pelos enrolamentos rotóricos por meio de um conversor eletrônico. O comportamento estocástico dos ventos e as não linearidades significativas da turbina eólica e do gerador motivaram a utilização de controladores difusos, elaborados de acordo com a seguinte metodologia: a base de regras foi estabelecida a partir dos princípios físicos e da dinâmica desejada para o sistema em malha fechada; as funções de pertinência de entrada foram distribuídas de maneira a garantir uma maior sensibilidade nas regiões próximas ao valor de referência; a distribuição das funções de pertinência de saída proporciona um aumento significativo da intensidade da ação de controle conforme a saída do sistema se afaste do valor de referência; e, a sintonia fina foi feita pelo dimensionamento dos universos de discurso de maneira a garantir a estabilidade do sistema em malha fechada e a dinâmica desejada para a variável controlada. Os resultados das simulações computacionais de variações em degrau nos valores de referência, tanto da velocidade de rotação quanto da potência reativa, demonstram dinâmica estável, sem overshoot ou erro de regime permanente. Destaca-se que, em relação ao estado-da-arte, o controlador difuso da velocidade de rotação proporciona uma dinâmica semelhante, mas com uma ação de controle desprovida de transitórios e picos 65% menores e o controlador difuso de potência reativa impõe uma resposta 64% mais rápida. Os resultados de simulações computacionais de regimes reais de ventos ilustram as atuações do sistema de controle, no ângulo de passo e na velocidade de rotação da turbina, para proporcionar ao aerogerador uma operação suave e estável sob diversos regimes de vento, desde os mais fracos até os mais intensos e turbulentos. / The efficient capture of aeolic-energy occurs by means of three blades turbines with adjustable pitch-angle and angular-speed. The pitch-angle adjustment is utilized to limit the aeolic-energy capture when occur very strong winds and, the angular speed adjustment is utilized to maximize the capture of kinetic energy of weak winds. In this mode of operation the generator must convert the input mechanical energy, which is characterized by variable angular speed and variable torque, in the output electrical energy that must obey the standards of the electrical network with constant RMS-voltage and frequency, where the aeolic-generator is connected. In this work the electromechanical energy conversion is done by one double-fed induction generator excited by means of an electronic converter applied to the rotor winding. The air masses complex dynamics, the wind regime stochastic nature, and the turbine and generator non-linear behavior motivated the use of the fuzzy controllers, elaborated in agreement with the following methodology: the rule base was established from the system\'s physical principles and from the desired closed loop dynamics; the input membership functions was distributed so that ensure a bigger sensibility in the regions near the reference value; the output membership functions distribution provide a control action significant increase as the systems output move away from the reference value; and, the fine tuning was made via scaling universes of discourse. The computer simulation\'s results of the, rotational speed and reactive power, reference values step, demonstrated stable dynamics, without overshoot or steady state error. It is emphasize that, in relation to state-of-art, the fuzzy speed controller provide similar dynamic, but with a control action without transients and peaks 65% smaller and the fuzzy reactive power controller impose a 64% faster response. Some computer simulations of the wind real regime show the pitch-angle and turbine angular speed reactions so that to supply the wind generator with a soft and stable operation, from the weak winds up to the most strong and turbulent winds.

Made available in DSpace on 2017-07-10T16:41:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert Milton Ernesto Barrios Aguilar 3.pdf: 9539969 bytes, checksum: 3ccd249e45fb24533b33236925ee74dc (MD5) Previous issue date: 2016-08-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The increase in wind power integration into power systems is currently a general trend in many countries and the Variable-Speed Wind Turbine (VSWT) Equipped with a Doubly Fed Induction Generator System with back-to-back power converters are most often used for this purpose. There is the need for its control system to operate properly to ensure stability and to achieve the desired performance when they are subjected to different transient disturbances, which is a difficult taste due to nonlinearities and strong coupling between electrical and mechanical variables in this type of wind turbine. In this context, this work aims to tune the gains of the PI controllers that make up the control system using a collective intelligence meta-heuristic algorithm for two normal perturbations in the operation of a wind farm: a wind variation and electrical fault. For that, it was modeled the wind turbine taking advantage of detailed modeling, considering the stator voltage oriented control structure, with active and reactive power control loops and their respective current controls, all equipped with PI controllers. Therefore, a set of objective functions was generated penalizing the most important variables directly from the dynamic simulation. Next, a multi-objective PSO algorithm has been enhanced, to be used as a tuning tool. Then the algorithm was applied to the VSWT for Single-machine infinite bus system for wind speed variation and electrical fault. Finally, the robustness of the tunings was tested on the in Single-machine infinite bus system and a 32 nodes feeder. The PSO showed good ability to exploitation and intensification of the search space reaching the preset tuning requirements in all cases. Stability and satisfactory performance results were obtained for transient disturbances thanks to key variables penalty in the objective functions. The tuning resulted robust enough for variations of feeder parameters and operating conditions besides the proper stiffness coefficient of the turbine generator mechanical coupling, whenever the wind turbine was subjected to disturbances considered in the tuning. It is also noted that exploring the objective functions and the algorithm itself can attain a large improvement in the performance of the tuned wind turbine control system for wind variations and electrical faults / O aumento da integração da geração eólica em sistemas elétricos de potência é atualmente uma tendência generalizada em muitos países e os Aerogeradores de Velocidade Variáveis (AVV) com Geradores de Indução de Dupla Alimentação (DFIG) com conversores de potência de tipo back-to-back são os mais empregados para este fim. Existe a necessidade de que seu sistema de controle atue corretamente para garantir a estabilidade e obter o desempenho desejado quando estes são submetidos a diferentes perturbações transitórias, o que resulta difícil devido às não-linearidades e à forte relação entre as grandezas elétricas e mecânicas deste tipo de aerogerador. Neste contexto, esta dissertação tem como objetivo a sintonia dos ganhos dos controladores PI que compõem o sistema de controle, utilizando um algoritmo meta-heurístico de inteligência coletiva, para duas perturbações normais na operação de uma usina eólica: variação de vento e falta elétrica. Para isso, foi modelado o DFIG aproveitando modelos detalhados, considerando a estrutura de controle orientada pela tensão do estator, com malhas de controle de potência ativa e reativa e seus respetivos controles de correntes, todas equipadas com controladores tipo PI. Logo foi gerado um conjunto de funções objetivos, penalizando diretamente das simulação dinâmica as variáveis de maior importância. A seguir, foi aprimorado um algoritmo PSO multi-objetivo, o qual é utilizado como ferramenta de sintonia. Em seguida, o algoritmo foi aplicado ao DFIG na configuração máquina barra-infinita para variação de vento e falta elétrica. Finalmente foi testada a robustez das sintonias obtidas no sistema de máquina barra-infinita e em um alimentador de 32 nós. O PSO apresentou uma boa capacidade de exploração e intensificação do espaço de busca alcançando os requisitos de sintonia preestabelecidos em todos os casos. Os resultados de estabilidade e desempenhos foram satisfatórios para as perturbações transitórias utilizadas graças à penalização de variáveis chaves nas funções objetivos. A sintonia resultou suficientemente robusta para variações de parâmetros do alimentador e de condições operativas, além do próprio coeficiente de rigidez do acoplamento mecânico turbina-gerador, sempre que a usina esteja submetida a perturbações consideradas na sintonia. Observa-se também que explorando as funções objetivo e o próprio algoritmo pode-se atingir uma ampla melhoria no desempenho do sistema de controle do DFIG sintonizado para as variações de vento e faltas elétricas. Palavras-chave: Geração Eólica, Aerogeradores

A captação eficaz da energia eólica ocorre por meio de turbinas de três pás com ângulo de passo e velocidade de rotação ajustáveis, sendo o ajuste do ângulo de passo utilizado para limitar a captação de energia na ocorrência de ventos muito fortes e o ajuste da velocidade de rotação utilizado para maximizar a captação da energia cinética dos ventos fracos. Neste regime de operação, o gerador deve converter a energia mecânica de entrada, caracterizada por velocidade de rotação e conjugado variáveis, em energia elétrica de saída nos padrões da rede elétrica a que estão conectados, caracterizada por tensão de valor eficaz e freqüência constantes. No presente trabalho, a conversão eletromecânica de energia é realizada por um gerador de indução duplamente alimentado, excitado pelos enrolamentos rotóricos por meio de um conversor eletrônico. O comportamento estocástico dos ventos e as não linearidades significativas da turbina eólica e do gerador motivaram a utilização de controladores difusos, elaborados de acordo com a seguinte metodologia: a base de regras foi estabelecida a partir dos princípios físicos e da dinâmica desejada para o sistema em malha fechada; as funções de pertinência de entrada foram distribuídas de maneira a garantir uma maior sensibilidade nas regiões próximas ao valor de referência; a distribuição das funções de pertinência de saída proporciona um aumento significativo da intensidade da ação de controle conforme a saída do sistema se afaste do valor de referência; e, a sintonia fina foi feita pelo dimensionamento dos universos de discurso de maneira a garantir a estabilidade do sistema em malha fechada e a dinâmica desejada para a variável controlada. Os resultados das simulações computacionais de variações em degrau nos valores de referência, tanto da velocidade de rotação quanto da potência reativa, demonstram dinâmica estável, sem overshoot ou erro de regime permanente. Destaca-se que, em relação ao estado-da-arte, o controlador difuso da velocidade de rotação proporciona uma dinâmica semelhante, mas com uma ação de controle desprovida de transitórios e picos 65% menores e o controlador difuso de potência reativa impõe uma resposta 64% mais rápida. Os resultados de simulações computacionais de regimes reais de ventos ilustram as atuações do sistema de controle, no ângulo de passo e na velocidade de rotação da turbina, para proporcionar ao aerogerador uma operação suave e estável sob diversos regimes de vento, desde os mais fracos até os mais intensos e turbulentos. / The efficient capture of aeolic-energy occurs by means of three blades turbines with adjustable pitch-angle and angular-speed. The pitch-angle adjustment is utilized to limit the aeolic-energy capture when occur very strong winds and, the angular speed adjustment is utilized to maximize the capture of kinetic energy of weak winds. In this mode of operation the generator must convert the input mechanical energy, which is characterized by variable angular speed and variable torque, in the output electrical energy that must obey the standards of the electrical network with constant RMS-voltage and frequency, where the aeolic-generator is connected. In this work the electromechanical energy conversion is done by one double-fed induction generator excited by means of an electronic converter applied to the rotor winding. The air masses complex dynamics, the wind regime stochastic nature, and the turbine and generator non-linear behavior motivated the use of the fuzzy controllers, elaborated in agreement with the following methodology: the rule base was established from the system\'s physical principles and from the desired closed loop dynamics; the input membership functions was distributed so that ensure a bigger sensibility in the regions near the reference value; the output membership functions distribution provide a control action significant increase as the systems output move away from the reference value; and, the fine tuning was made via scaling universes of discourse. The computer simulation\'s results of the, rotational speed and reactive power, reference values step, demonstrated stable dynamics, without overshoot or steady state error. It is emphasize that, in relation to state-of-art, the fuzzy speed controller provide similar dynamic, but with a control action without transients and peaks 65% smaller and the fuzzy reactive power controller impose a 64% faster response. Some computer simulations of the wind real regime show the pitch-angle and turbine angular speed reactions so that to supply the wind generator with a soft and stable operation, from the weak winds up to the most strong and turbulent winds.