Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-11T12:44:30Z No. of bitstreams: 1 2016_JoãoPedroCarvalhoSilveira.pdf: 104230438 bytes, checksum: c703bd1cc1f084d4a2be5735df15491a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-16T20:35:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JoãoPedroCarvalhoSilveira.pdf: 104230438 bytes, checksum: c703bd1cc1f084d4a2be5735df15491a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-16T20:35:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JoãoPedroCarvalhoSilveira.pdf: 104230438 bytes, checksum: c703bd1cc1f084d4a2be5735df15491a (MD5) / A evolução do cenário energético mundial nas últimas décadas evidencia a ascensão tecnológica da geração eólica e o seu crescimento expressivo no contexto das fontes renováveis de energia. No entanto, devido às características de operação, os sistemas de conversão de energia eólica podem ser responsáveis pela geração de harmônicas e inter-harmônicas, ocasionando em impactos na qualidade da energia elétrica no ponto de acoplamento com a rede. De modo a viabilizar tais conexões, mantendo uma qualidade adequada, normas e recomendações como a IEC 61400-21, a IEC 61000-4-7 e a IEEE 519, atreladas às distorções na forma de onda, foram elaboradas. Para atender aos requisitos estabelecidos por estas normas, identifica-se a necessidade de se investigar e mitigar as distorções harmônicas e inter-harmônicas geradas pelos sistemas eólicos. Mediante às questões supramencionadas, surgiu a ideia de desenvolvimento deste trabalho que tem por finalidade analisar a relação das distorções harmônicas e inter-harmônicas com alguns dos fatores de operação de conversores back-to-back usualmente empregados em parques eólicos industriais, a saber: o tempo morto, a frequência de chaveamento e a tensão no barramento CC. Esta avaliação é executada por meio de simulações computacionais de um sistema eólico com gerador síncrono a imãs permanentes, abordando-se também a sua concepção laboratorial. Posto isso, entende-se que a principal contribuição da presente dissertação concentra-se na identificação dos fatores mais significativos na emissão das distorções na forma de onda. ____________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The evolution of the world energy scenario in recent decades highlights the technological rise of wind power and its significant growth in the context of renewable energy sources. However, due to the operating characteristics, the wind power energy conversion systems might be responsible for the generation of harmonics and inter-harmonics, resulting in impacts on the power quality when connected to the power grid. In order to enable such connections, maintaining an adequate quality, standards such as the IEC 61400-21, IEC 61000-4-7 and IEEE 519, linked to distortions in the waveform, were elaborated. To meet the specifications required by these standards, a need to investigate and mitigate harmonic and inter-harmonic distortions generated by wind systems is identified. Through the above issues, came the idea of the development of this work which aims to analyze the relationship of the harmonic and inter-harmonic distortion with some of the back-to-back converter operating factors usually employed in industrial wind farms, namely: the dead time, the switching frequency and the voltage on the DC bus. This evaluation is performed by means of computer simulations of a wind system with permanent magnets synchronous generator, also covering up your laboratory design. That said, it is understood that the main contribution of this dissertation concentrated by identifying the most significant factors in the issue of distortions in the waveform.

SILVA, Márcio Henrique Bino da, também é conhecido em citações bibliográficas por: BINO, Márcio Henrique da Silva. / Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-07-13T22:15:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Márcio Henrique Bino da Silva.pdf: 2835140 bytes, checksum: 4df724bbb8d8a8e672f88cdd322e48c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-07-18T20:26:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Márcio Henrique Bino da Silva.pdf: 2835140 bytes, checksum: 4df724bbb8d8a8e672f88cdd322e48c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-18T20:26:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Márcio Henrique Bino da Silva.pdf: 2835140 bytes, checksum: 4df724bbb8d8a8e672f88cdd322e48c2 (MD5) Previous issue date: 2016-08-29 / CAPES / Neste trabalho é modelado, em MATLAB/Simulink, um aerogerador de pequeno porte que emprega uma máquina síncrona de imã permanente conectado à rede elétrica por meio de um conversor trifásico back-to-back. O objetivo deste trabalho é, com esse modelo, fazer uma comparação entre os métodos utilizados para a busca da máxima extração de potência em uma turbina eólica que emprega a topologia de uma máquina síncrona a imã permanente. É apresentado de forma estruturada os componentes do sistema de produção de energia eólica e é feita uma análise crítica em relação as diferentes soluções para o problema apresentado. O problema assenta na garantia de máxima extração de potência de uma turbina eólica de velocidade variável a cada instante. A solução está na construção de um sistema composto de diferentes blocos responsáveis pelo controle da máquina. Esses são estudados individualmente em termos de desempenho e confiabilidade. É feita a modelagem da máquina síncrona trifásica a imã permanente onde são apresentados os métodos de controle do conversor trifásico e diferentes algoritmos para a maximização da extração de potência do aerogerador. Em cada subsistema é feita uma escolha da solução que melhor satisfaz as necessidades do projeto do aerogerador, devidamente justificada. Uma vez concebido o modelo, são feitas várias simulações para avaliar e comparar os métodos de maximização da potência gerada. / In this work is modeled a small wind turbine in MATLAB / Simulink, which employs a permanent magnet synchronous machine connected to the grid through a back-to-back three-phase converter. The aim of this work is to compare, using the model, the methods used to get the maximum power extraction from a wind turbine that used the permanent magnet synchronous machine topology. It is presented the components of the wind energy system and it is made a critical analysis respecting to the different solutions to the related issue. The problem adjusts on ensuring maximum power extraction of a variable speed wind turbine at every moment. The solution is design a system composed by different blocks that are responsible for the machine control. These blocks are studied individually in terms of performance and reliability. It is made the model of the permanent magnet synchronous machine, where it is presented the control methods of the three-phase converter and the different algorithms to maximizing the wind turbine power extraction. In each subsystem is carried out a choice of the solution that best meets the wind turbine project needs, with justification. Once the model is done, some simulations are performed to evaluate and compare the methods to maximizing the generated power.

Este trabalho apresenta um sistema de controle com o objetivo de atenuar as ondulações do torque eletromagnético considerando os harmônicos de quinta, sétima, décima primeira e décima terceira ordem da tensão do estator do Gerador de Indução Duplamente Alimentado (GIDA). Dessa maneira, propõe-se a utilização de controladores proporcional-integrativo vetoriais juntamente com um sistema de identificação dos componentes harmônicos da corrente do estator empregando a transformada discreta de Fourier. O trabalho aborda a influência dos harmônicos de quinta, sétima, décima primeira e décima terceira ordem da tensão do estator nos harmônicos da corrente do estator, nas ondulações do torque eletromagnético e nas potências ativa e reativa do estator. Resultados de simulação avaliam o controlador proposto em condições adversas: variações paramétricas e da frequência da rede, além da influência de atrasos na corrente do estator. Finalmente, resultados experimentais validam o sistema proposto. / This work presents a vector controller with the objective of reducing the electromagnetic torque and the active and reactive powers of the stator by means of control of the harmonics of the stator current in harmonic conditions of fifth, seventh, eleventh and thirteenth order of the stator voltage. The objective of the work is to propose a controller that uses two techniques already consolidated in the literature, proportional-integrative and discrete Fourier transform, besides being robust the main disadvantages of the existing harmonic controllers in the literature that are dependencies of the parameters of the machine and the Frequency of the network beyond the influence of the stator current delays on the harmonic controller. First, the influence of the fifth, seventh, eleventh, eleventh and thirteenth order harmonics of the stator voltage on the harmonics of the stator current and on the undulations of the electromagnetic torque and the active and reactive powers of the stator are studied. Next, simulation results evaluate the proposed controller under adverse conditions: parametric variations and the frequency of the network, besides the influence of stator current delays. Finally, experimental results validate the controller under conditions that the controller reference is nonzero.

Este trabalho apresenta um sistema de controle com o objetivo de atenuar as ondulações do torque eletromagnético considerando os harmônicos de quinta, sétima, décima primeira e décima terceira ordem da tensão do estator do Gerador de Indução Duplamente Alimentado (GIDA). Dessa maneira, propõe-se a utilização de controladores proporcional-integrativo vetoriais juntamente com um sistema de identificação dos componentes harmônicos da corrente do estator empregando a transformada discreta de Fourier. O trabalho aborda a influência dos harmônicos de quinta, sétima, décima primeira e décima terceira ordem da tensão do estator nos harmônicos da corrente do estator, nas ondulações do torque eletromagnético e nas potências ativa e reativa do estator. Resultados de simulação avaliam o controlador proposto em condições adversas: variações paramétricas e da frequência da rede, além da influência de atrasos na corrente do estator. Finalmente, resultados experimentais validam o sistema proposto. / This work presents a vector controller with the objective of reducing the electromagnetic torque and the active and reactive powers of the stator by means of control of the harmonics of the stator current in harmonic conditions of fifth, seventh, eleventh and thirteenth order of the stator voltage. The objective of the work is to propose a controller that uses two techniques already consolidated in the literature, proportional-integrative and discrete Fourier transform, besides being robust the main disadvantages of the existing harmonic controllers in the literature that are dependencies of the parameters of the machine and the Frequency of the network beyond the influence of the stator current delays on the harmonic controller. First, the influence of the fifth, seventh, eleventh, eleventh and thirteenth order harmonics of the stator voltage on the harmonics of the stator current and on the undulations of the electromagnetic torque and the active and reactive powers of the stator are studied. Next, simulation results evaluate the proposed controller under adverse conditions: parametric variations and the frequency of the network, besides the influence of stator current delays. Finally, experimental results validate the controller under conditions that the controller reference is nonzero.