Este trabalho apresenta a análise teórica e experimental do gerador assíncrono de dupla alimentação, denominado GEADA ao longo deste trabalho, operando em regime permanente com velocidade não fixa, mas com freqüência da armadura constante. Compreende o escopo do trabalho a análise teórica a partir do circuito equivalente do gerador, a análise teórica e experimental da curva de magnetização do GEADA operando em freqüência do rotor variável, uma proposta de adaptação da curva de capacidade aplicada na operação dos geradores síncronos para o GEADA e a sua análise considerando-o como máquina síncrona a partir dos seus terminais, os ensaios normalizados e complementares necessários para o levantamento dos parâmetros para este circuito equivalente e ensaios do GEADA operando com carga para verificação de seu desempenho Os resultados obtidos permitem um melhor entendimento desse sistema de geração, de suas condições de operação e utilização em sistemas de geração de velocidade não fixa como, por exemplo, sistemas eólicos e hidrelétricos. / The study presents the theoretical and experimental analysis of the double fed asynchronous generator, called GEADA, operating in steady state with non-fixed speed but with constant armature frequency. It comprehends the theoretical analysis based on the equivalent circuit of this generator, the theoretical and experimental analysis of the curve of magnetization of the GEADA operating with variable rotor frequency. A proposal of adaptation of the capability curve applied in the operation of the synchronous generators for the GEADA is also presented, its analysis considering it as a synchronous machine from its terminals, the standard and complementary tests necessary for the calculation of the parameters for the equivalent circuit and the tests with the GEADA operating under on-load conditions to verify its performance. The achieved results allow a better understanding of this generation system, its operational conditions and applicability to the power generation systems based on variable speed, such as wind and hydroelectric power plants.

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.

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.

Orientador: Prof. Dr. Alfeu Joãozinho Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2015.

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.

Orientador: Dr. Alfeu J. Sguarezi Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2016. / A energia eólica é uma fonte de energia renovável com diversas vantagens e sua participação na matriz energética mundial está crescendo a cada ano. Nos últimos anos, as plantas eólicas têm passado por grandes mudanças devido às novas tecnologias desenvolvidas para as Smart Grids (SG). Cada vez mais, os sistemas de conversão de energia eólicos estão utilizando arquiteturas de comunicação mais desenvolvidas para possibilitar o compartilhamento de dados e medidas em fazendas eólicas inteligentes. Nesse contexto, a proposta desse estudo é um controle sem fio para um gerador de indução gaiola de esquilo (GIGE) de velocidade variável conectado coma rede elétrica. O sistema de comunicação sem fio é empregado para enviar as potências de referência para o controlador do GIGE com a confiabilidade necessária para garantir a qualidade da energia fornecida pelo aerogerador. Neste trabalho, no controle do gerador é utilizada a técnica de controle do Controle Direto de Torque (CDT) e controle orientado pela tensão (COT) para a conexão com a rede elétrica. Para o sistema de comunicação sem fio, foram utilizadas duas estratégias de baixo custo e ampla cobertura nacional, baseadas nas redes de dados GPRS e EGPRS. O desempenho do sistema é avaliado através de diversas simulações e testes. / Wind energy is a renewable source of energy with several advantages and the participation in the global energy matrix is increasing every year. In recent years, the wind farms were changing with the advance of new technologies developed for the Smart Grid (SG). Increasingly, wind energy conversion systems are using more developed communication architectures to enable data sharing and intelligent measures in wind farms. In this context, the purpose of this study is a wireless controller for a variable speed Squirrel Cage Induction Generator (SCIG) connected to the grid. The wireless system is used to send the reference powers for SCIG controller with the reliability needed to ensure the quality of the power supplied by the wind turbine. In this paper, in the generator's control is used the Control Direct Torque (CDT) technique and Control-Driven Voltage (COT) technique for connection to the power grid. For the wireless communication system, they used two low-cost strategies with national coverage, based on GPRS and EGPRS data networks. The system performance is evaluated through various simulations and tests.

Orientador: Prof. Dr. Jesus Franklin Andrade Romero. / Tese ( doutorado)- Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the last decade there has been a significant increase in interest in microgeneration technologies for electric power. Sources of hydraulic power generation, wind and solar technologies represent some of the important developments that have had arising from the research efforts aimed at this area of power generation. The reason for this interest is due to the consolidation of what is called future in terms of power generation, which is based on decentralization of power generation through interconnected centers of small generators / consumers. At distribution level, distributed generation sources, together with the loads connected to its bus, forms what is defined as a microgrid. Depending on the instantaneous load and installed generation capacity, a microgrid can behave as a point of consumption or generation of energy at different times, being able to operate also connected to the network or islanded form according to the quality energy supplied or need in case of system failure. Among the technologies of microgeneration, micro hydro power plants with selfexcited induction generators (SEIG) came to represent an excellent option for electricity generation in isolated areas, mainly due to its characteristics of robustness and low cost, compared to synchronous machines. It is an alternative to the use of synchronous generators in low-power systems powered by small hydroelectric plants, rich in our country. In this sense, this Master's thesis deals with the modeling and control of a micro hydro power plant with SEIG with frequency and voltage control. The frequency control is achieved by controlling the opening of the feeding system of the turbine while the voltage control is performed through the control of reactive power of the set, using for this a Pulse Width Modulated (PWM) inverter. 10 Based on these definitions and knowledge acquired, it was proposed a system to be implemented experimentally, consisting of a micro hydro power plant, in this case a motor driven by a voltage PWM inverter, emulating the behavior of a turbine coupled to the induction generator. The terminals of the SEIG feed a bus where loads with different characteristics are connected, featuring a microgrid, having as main goal the control of the voltage and frequency stability of the energy supplied by the generator to the isolated system. Among the studies developed for the implementation of the prototype is possible to highlight: three-phase system modeling, hydraulic system modeling, voltage and frequency control, and synchronization method. Throughout this paper, simulations and experimental results are presented in order to be demonstrated the applicability of control methods, their performance and technical feasibility of the system. / Na última década houve um aumento significativo no interesse em tecnologias aplicáveis a microgeração de energia elétrica. Fontes de geração de energia hidráulicas, eólicas e solares representam algumas das tecnologias que tiveram importantes evoluções decorrentes dos esforços em pesquisas destinados a esta área de geração de energia. A razão para tal interesse se deve a consolidação do que é chamado futuro em termos de geração de energia, sendo este baseado na descentralização da geração de energia através de redes interligadas de pequenos centros geradores/consumidores. A nível de distribuição, as fontes de geração distribuída, juntamente com as cargas conectadas ao seu barramento, formariam o que é definido como uma micro-rede. Dependendo da carga instantânea e da capacidade de geração instalada, uma micro-rede pode comportar-se como um ponto de consumo ou de geração de energia em diferentes momentos, sendo capaz também de operar conectada à rede ou de forma ilhada de acordo com a qualidade da energia fornecida ou necessidade do sistema em caso de falta. Dentre as tecnologias de microgeração, as micro centrais hidrelétricas (MCH) com geradores de indução auto-excitados (GIAE) passaram a representar uma excelente opção para a geração de energia elétrica em áreas isoladas, devido basicamente as suas características de robustes e baixo custo, quando comparadas às máquinas síncronas. Trata-se de uma alternativa ao uso de geradores síncronos em sistemas de baixa potência acionados por pequenos aproveitamentos hidrelétricos, ricos em nosso território nacional. Neste sentido, a presente Dissertação de Mestrado trata da modelagem e controle de uma MCH com GIAE com controle de frequência e tensão. O controle de frequência é obtido a partir do controle de abertura do sistema de alimentação da turbina enquanto que, o controle de tensão é realizado a partir do controle da potência reativa do conjunto, utilizando para isso um inversor de tensão. Partindo destas definições e dos conhecimentos adquiridos, foi proposto um sistema a ser implementado experimentalmente, composto de uma micro central hidrelétrica, neste caso um motor acionado por um inversor de tensão, emulando o comportamento de uma turbina hidráulica, acoplado ao gerador de indução. Os terminais do GIAE alimentam um barramento onde são conectadas cargas com características distintas, caracterizando uma micro-rede, tendo como objetivo o controle da estabilidade da tensão e frequência da energia fornecida pelo gerador ao sistema isolado. Dentre os estudos desenvolvidos para a implementação do protótipo é possível destacar: modelagem do sistema trifásico considerado, modelagem do sistema hidráulico, controle de tensão e frequência e método de sincronismo. Ao longo desta dissertação, resultados de simulações e experimentais são apresentados, a fim de que, seja demonstrada a aplicabilidade dos métodos de controle, seus desempenhos e a viabilidade técnica do sistema.

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.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PauloVS_DISSERT.pdf: 1338370 bytes, checksum: 7f4728ef2faffa30200a5b0daf963f20 (MD5) Previous issue date: 2010-06-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work describes the experimental implementation of a shunt active power filter applied to a three-phase induction generator. The control strategy of active filter turned to the excitation control of the machine and to decrease the harmonics in the generator output current. Involved the implementation of a digital PWM switching, and was made a comparison of two techniques for obtaining the reference currents. The first technique is based on the synchronous dq reference method and the second on the theory of instantaneous power. The comparison is performed via simulation and experimental results. To obtain the experimental results, was mounted a bench trial and the control and communications needed were implemented using DSP - MS320F2812. The simulation results and experimental data proved the efficiency of the filter to apply, highlighting the technique of instantaneous power / Este trabalho descreve a implementa??o experimental de um filtro ativo paralelo de pot?ncia aplicado a um gerador de indu??o trif?sico. A estrat?gia de controle do filtro ativo voltou-se para o controle de excita??o da m?quina e para a minimiza??o dos harm?nicos na corrente de sa?da do gerador. Envolveu a implementa??o de um chaveamento PWM digital, tendo sido realizada a compara??o de duas t?cnicas para obten??o das correntes de refer?ncia. A primeira t?cnica se baseia no m?todo referencial s?ncrono dq e a segunda na teoria das pot?ncias instant?neas. A compara??o ? realizada via simula??o e resultados experimentais. Para obten??o dos resultados experimentais, foi montada uma bancada experimental e o controle e comunica??es necess?rias foram implementados utilizando-se um DSP - TMS320F2812. Os resultados de simula??o e experimentais obtidos comprovaram a efici?ncia do filtro para a aplica??o, com destaque para a t?cnica das pot?ncias instant?neas