O presente trabalho realiza um estudo do desempenho aerodinâmico da turbina eólica de duas pás e 10 m de diâmetro da UAE Phase VI, testada pelo NREL no túnel de vento NASA Ames, através do uso de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). Para tanto são apresentados conceitos fundamentais para análise da performance do aerogerador, a metodologia aplicada para a análise numérica e os resultados obtidos. O modelo geométrico da turbina foi inserido em ambiente computacional num domínio com as mesmas dimensões da seção de testes do túnel de vento. A esse domínio foi empregada uma malha de elementos tetraédricos. A modelagem numérica e as simulações foram efetuadas através do código comercial ANSYS FLUENT 13.0 e utilizaram as equações médias de Reynolds e modelos de turbulência k  SST e Spalart-Allmaras. A turbina simulada possui ângulo de giro (yaw) e de cone de 0°. Os casos simulados foram de turbina com ângulos de passo das pás de 0° e 3°, para velocidades de ar na entrada do domínio de 5 m/s, 7 m/s e 9 m/s. As simulações foram feitas em regime transiente utilizando o método de malha móvel. Dados provenientes da simulação numérica são comparados aos dados experimentais de empuxo, torque e potência, divulgados pelo laboratório. Os modelos de turbulência testados apresentaram boa concordância com os resultados experimentais de empuxo. O torque e a potência foram bem previstos para velocidades de entrada do domínio baixas, mas foram subdimensionados para velocidades mais altas. A separação da camada limite foi prevista por ambos os modelos. Na comparação com resultados obtidos com outros autores para o mesmo caso, o início de descolamento da camada limite se deu antes do previsto. A metodologia adotada nas simulações numéricas realizadas mostrou-se adequada e representativa nas análises desse estudo. / This study makes a CFD analysis of the aerodynamic performance of the NREL UAE Phase VI two-bladed wind turbine, which have been tested in the NASA Ames wind tunnel. Fundamental concepts on the evaluation of turbine performance, the applied methodology for the numerical analysis and the results are presented. A numerical model has been inserted in a computational environment that has the same dimensions as the real wind tunnel section, and a tetrahedral mesh has been created to fill this domain. Numerical modeling and the simulations have been performed using the ANSYS FLUENT 13.0 commercial code, making use of the RANS equations and the k  SST and Spalart-Allmaras turbulence models. The simulated turbine has 0 degrees of cone and yaw angle. Simulations were performed in unsteady state using the moving mesh technique. Results are compared to experimental data regarding to thrust, torque and power. The k  SST and Spalart-Allmaras turbulence models have shown good agreement with experimental values of thrust. Torque and power have been adequately predicted to lower free flow velocities, but have been underpredicted to higher velocities. Separation of the boundary layer has been adequately predicted by both models, but the beginning of the separation occurred earlier than expected in comparison with results of other authors to the same case. The methodology used in the numerical simulations proved to be adequate and representative in this study.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-09-28T18:48:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Controle de Turbinas Eólicas_Eduardo_Menezes.pdf: 2248110 bytes, checksum: b04563e9c8a7cc3ae7a8af844c3aa9c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T18:48:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Controle de Turbinas Eólicas_Eduardo_Menezes.pdf: 2248110 bytes, checksum: b04563e9c8a7cc3ae7a8af844c3aa9c7 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / CNPQ / As turbinas eólicas são as máquinas responsáveis pela conversão de energia a partir de uma fonte primária profundamente irregular e variável, o vento. Para extrair energia do vento e transformá-la em energia elétrica de maneira eficiente e segura, os sistemas de controle são componentes essenciais das turbinas eólicas. Eles são responsáveis por regular velocidade e/ou potência e por reduzir as cargas mecânicas e as vibrações na estrutura. O crescente tamanho das atuais turbinas eólicas, que constituem estruturas de grande porte e cada vez mais flexíveis, faz com que a interação da dinâmica estrutural com os sistemas de controle se torne uma questão fundamental. O controle de pitch é utilizado para mitigar as cargas mecânicas e controlar a potência. Os sistemas de controle utilizados como padrão na indústria eólica são sistemas de uma entrada-uma saída (single-input, single-output, SISO). Sistemas avançados de múltiplas entradas e múltiplas saídas (multiple-input, multiple-output, MIMO) baseados no método de espaço de estados e no Controle por Acomodação de Distúrbios (DAC) podem melhorar a performance e resolver alguns problemas de instabilidade dinâmica que surgem com os sistemas de controle padrão. O uso de sistemas de controle avançados foi proposto e testado em trabalhos anteriores para uma turbina de médio porte, a CART-750kW, e bons resultados foram obtidos. No entanto, a mesma metodologia ainda não foi testada em turbinas de grande porte. Neste trabalho, a metodologia MIMO em espaço de estados é aplicada à turbina de grande porte NREL 5 MW, com o objetivo de controle estável de velocidade na Região 3 e de mitigação de cargas mecânicas através da adição de amortecimento ativo aos modos estruturais. Foram implantados e simulados os sistemas de controle padrão e avançados para esta turbina. Assim, é possível analisar a evolução da performance que os sistemas de controle avançados proporcionam em turbinas de grande porte e avaliar as diferenças entre as turbinas de médio porte (CART -750kW) e de grande porte (NREL 5 MW). / Wind turbines are the machines that extract energy from the wind, a primary source deeply irregular and variable. Control systems are essential for extracting wind energy and transforming it into electrical energy in a efficient and safe manner. They are responsible for regulating speed/power and reducing mechanical loads/vibrations on the structure. The increasing size of wind turbines, which are becoming large-scale and flexible structures, makes the interaction of control systems and structural dynamics a main concern. The pitch control is used to mitigate mechanical loads and to regulate power. The standard control systems used in the wind industry are single-input, single-output control systems (SISO). Advanced multipleinput, multiple-output systems (MIMO) using state-space techniques and Disturbance Accomodating Control (DAC) can improve performance and solve some problems of dynamic instability of standard control systems. The use of advanced control systems was proposed and tested in previous works for a medium-scale turbine, CART-750kW, and good results were obtained. However, the same methodology has not yet been tested in large-scale turbines. In this work, MIMO control systems are applied to the large-scale turbine NREL 5 MW, with the goal of stable speed control in Region 3 and mitigation of mechanical loads by adding active damping to the structural modes. Standard and advanced control systems were implemented and simulated. Thus, it is possible to analyze the evolution of performance provided by advanced control systems in large-scale turbines and evaluate the differences between mediumscale turbines (CART -750kW) and large-scale (NREL 5 MW).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The constant human need for electricity, as well as the increasing demand for energy causes the use of finite sources, as oil and coal. The search for alternative energy sources as wind harvesting is the motivation for this master dissertation. Wind energy is a consolidated technology, mostly based on three blades wind turbine. This master thesis constitutes an analysis of a non-conventional wind machine, named Magnus wind turbine. The turbine s operation is based on the Magnus effect and its difference with respect to the traditional type is that it has rotating cylinders instead of fixed blades, which benefits an increase of generated power, since this turbine can produce power from low wind speeds. A method to track the maximum power point based on the control of the cylinders rotation is proposed, whereas in literature only fixed values were found for this variable. This Magnus turbine is used to drive a permanent magnet synchronous generator as a way to prove the theoretical predictions. The electrical generator also uses a specific method to track the maximum power point for the whole set. Simulated and practical results are demonstrating the performance of the Magnus wind turbine driving a permanent magnet synchronous generator. / A constante necessidade de energia elétrica, assim como o aumento de demanda, implica no uso de fontes de energia que são finitas, como o petróleo e o carvão. A busca por fontes alternativas de energia como a eólica é a motivação para este trabalho, também por a energia eólica ser uma tecnologia já consolidada, utilizando principalmente turbinas de três pás para a geração de energia. Esta dissertação trata da análise de uma turbina eólica não convencional, conhecida como turbina eólica Magnus para acionamento de geradores elétricos. A operação desta turbina é baseada no efeito Magnus e seu grande diferencial é que ao invés de pás fixas possui cilindros giratórios que ajudam no incremento de potência, já que a turbina pode produzir potência mesmo com baixas velocidades de vento. Um método de rastreamento de máxima potência é proposto baseando no controle da velocidade de rotação dos cilindros, já que na literatura são considerados apenas valores fixos para esta variável. A turbina Magnus é acoplada a um gerador síncrono a imã permanente, como forma de demonstração da precisão do método proposto na determinação do seu ponto de máxima potência. Paralelo a isto, o gerador também utiliza um método de rastreamento de máxima potência para que o conjunto inteiro trabalhe no ponto de máxima potência. Os resultados de simulação e práticos são apresentados para demonstrar o desempenho da turbina Magnus acoplada a um gerador síncrono a imã permanente.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-13T12:14:28Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Henrique Azevedo - Tese de Mestrado - Finalizada_Rev13_Hen_Alex_Nad_Rob_ABNT_Gus_Bib-1.pdf: 2536238 bytes, checksum: 092410d49ebfec82ff6f89b7a23f93e3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-13T12:14:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Henrique Azevedo - Tese de Mestrado - Finalizada_Rev13_Hen_Alex_Nad_Rob_ABNT_Gus_Bib-1.pdf: 2536238 bytes, checksum: 092410d49ebfec82ff6f89b7a23f93e3 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Desde a década de 1980, a tecnologia de energia eólica sofreu um imenso crescimento em relação tanto ao tamanho da turbina quanto à capacidade instalada a nível mundial. Como a demanda por turbinas eólicas de grande escala e de custo mais baixos de operação e manutenção continua a crescer, o interesse nos sistemas de monitoramento de condição (CMS, do inglês Condition Monitoring System) tem aumentado rapidamente. Os principais componentes (MC, do inglês Main Components) das turbinas eólicas são o foco de praticamente todos CMS já que eles provocam um elevado custo de reparo e tempo de parada. Entretanto, uma grande parte das falhas em MC é causada por danos secundários devido a uma falha de um subcomponente. O objetivo deste trabalho é apresentar e propor um método de análise para identificar defeitos em componentes principais ou subcomponentes de uma turbina eólica. O método de análise proposto se baseia em técnicas de sinais temporais de vibração, nas transformadas rápidas de Fourier e análises envelope obtidas através da transformada de Hilbert. A aplicação do método, em uma turbina eólica instalada em um parque eólico real, permitiu a identificação, com sucesso, de um defeito no rolamento, o qual foi substituído confirmando a falha. / Since the decade of 1980s, wind energy technology has undergone tremendous growth over both turbine size and worldwide installed capacity. As the demand for wind turbines of large-scale and lower cost of operation and maintenance continues to grow, interest in condition monitoring system (CMS) has increased rapidly. The main components (MC) of the wind turbines are the focus of almost all CMS since they cause a high repair cost and downtime. However, a large portion of the MC faults are caused by secondary damages due to a subcomponent failure. The objective of this work is to present and propose a method of analysis to identify defects in major components or subcomponents of a wind turbine. The proposed analysis method is based on time wave analysis, fast Fourier transforms analysis and envelope analysis through Hilbert transforms. The application of the method in a wind turbine installed in a real wind farm, identified a bearing defect successfully, which was replaced confirming the failure.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-04-27T16:14:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AlocacaoOtimaParques.pdf: 11975277 bytes, checksum: c96a8c0f3b1f7b1d031757fa1dca4ddb (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-05-04T13:20:38Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AlocacaoOtimaParques.pdf: 11975277 bytes, checksum: c96a8c0f3b1f7b1d031757fa1dca4ddb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-04T13:20:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_AlocacaoOtimaParques.pdf: 11975277 bytes, checksum: c96a8c0f3b1f7b1d031757fa1dca4ddb (MD5) Previous issue date: 2016-12-19 / Esta dissertação propõe uma abordagem probabilística para determinar a ótima localização, dimensionamento e fator de potência de parques eólicos em sistemas de distribuição com base em Algoritmo Genético. O método proposto considera a natureza intermitente da geração eólica e da carga para minimizar as perdas anuais de energia no sistema em estudo. Recentes avanços tecnológicos possibilitaram a operação de parques eólicos fornecendo potência reativa para o sistema, sendo importante considerar a possibilidade de operação com diferentes valores de fator de potência. O sistema utilizado é uma rede de distribuição com 33 barras e os resultados comprovaram a eficácia do método proposto e a importância de considerar as incertezas da carga e do vento no planejamento de sistemas de energia elétrica. / This master’s thesis proposes a probabilistic approach to determine the optimal location, sizing and power factor of wind parks in power systems based on Genetic Algorithm. The proposed method considers the intermittent nature of wind and load to minimize the annual energy losses in the system under study. Recent technological advancement has created the opportunity to operate wind parks injecting reactive power into the system, making important to consider different power factor modes. The test system used is a distribution system with 33 buses and the results proved the efficiency of the proposed method and the importance to consider load and wind uncertainties in power system planning.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-07-03T18:08:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ControladorGMVAplicado.pdf: 4787689 bytes, checksum: 5369a6da858d594a439c7bbc0f0a5c05 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-17T15:13:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ControladorGMVAplicado.pdf: 4787689 bytes, checksum: 5369a6da858d594a439c7bbc0f0a5c05 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-17T15:13:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_ControladorGMVAplicado.pdf: 4787689 bytes, checksum: 5369a6da858d594a439c7bbc0f0a5c05 (MD5) Previous issue date: 2017-04-07 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta pesquisa, foram investigadas técnicas de controle linear, preditivo e estocástico, aplicadas ao problema de regulação do ângulo de passo de uma Turbina Eólica. A topologia do Sistema de Conversão de Energia Eólica (SCEE) estudado é do tipo Velocidade Fixa, com ângulo de passo variável. Os SCEE, de maneira geral, são sistemas que, durante seu funcionamento, estão sujeitos à constante entrada de perturbações do tipo estocásticas. Este tipo de perturbação, em muitos casos, é negligenciado, o que afeta o desempenho de controladores cujo o projeto foi baseado em modelos determinísticos. Pesquisas desenvolvidas na da Teoria de Controle Preditivo e Estocástico, têm comprovado os benefícios de se realizar o projeto de controladores baseados em modelos que consideram as parcelas, determinística e estocástica, do processo. Seguindo esta mesma abordagem de projeto, foi desenvolvido, nesta dissertação, o projeto de Reguladores do Ângulo de Passo (RAP), por meio da técnica de Argmentação Estocástica (AE) de controladores determinísticos. Os principais objetivos buscados foram: minimizar o consumo de energia do sistema de controle; e reduzir os custos relacionados à manutenção e troca dos atuadores no sistema de regulação do ângulo de passo. Foram realizados testes em um simulador de SCEE da MathWorks®. Os resultados dos testes comprovam o bom desempenho dos RAP projetados através da AE, os quais alcançaram os objetivos buscados no desenvolvimento desta pesquisa. / In this research, we investigated linear, predictive and stochastic control techniques applied to the pitch angle control of a Wind Turbine. The topology of the Wind Energy Conversion System (WECS) studied was the Fixed-Speed Variable-Pitch. The WECS, in general, is a system that, during their operation, is subject to the constant entry of stochastic disturbances. This type of disturbance is often neglected, which will negatively affect the performance of controllers whose design was based on deterministic models. Researches developed within the Predictive and Stochastic Control Theory, have proven the benefits of performing the design of controllers based on models that consider both the deterministic and stochastic portions of the process. Following this same design approach, the Picth Angle Control (PAC) project was developed, in this dissertation, using the Stochastic Augmentation (SA) of deterministic controllers. The main objectives sought, were: to minimize the energy consumption of the control system; and to reduce the costs related to the maintenance and replacement of actuators in the pitch angle control system. Simulation tests were performed on a MathWorks® WECS simulator. The results of the tests have proved the good performance of the PAC designed through the SA, which reached the control objectives sought with the development of this research.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-24T14:29:39Z No. of bitstreams: 1 ANA VITÓRIA DE ALMEIDA MACÊDO - TESE (PPgEE) 2017.pdf: 3449345 bytes, checksum: ff78e54595b43261343d5050a8dc3e50 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-24T14:29:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANA VITÓRIA DE ALMEIDA MACÊDO - TESE (PPgEE) 2017.pdf: 3449345 bytes, checksum: ff78e54595b43261343d5050a8dc3e50 (MD5) Previous issue date: 2017-03-29 / CNPq / Um controle para auxílio do controle de frequência é projetado utilizando um método baseado em lógica fuzzy e no controle do ângulo de passo de turbinas eólicas de velocidade variável. O controle visa que as turbinas eólicas operem abaixo do seu valor nominal, estando sempre prontas para aumentar sua geração no caso de evento na rede elétrica, contribuindo para o controle de frequência. Com os esforços para converter tanta energia quanto seja possível com o vento disponível, a potência desperdiçada pela maioria dos controles estudados para elaboração desta tese vale a pena em relação aos benefícios do controle de frequência em sistemas com grande penetração das usinas eólicas, proporcionando a participação da energia eólica nos serviços ancilares. Ressaltando que a introdução de qualquer nova tecnologia de geração no sistema deve ser feita de modo que seja compatível com os princípios operacionais do sistema existente. O controle fuzzy de potência foi desenvolvido no Matlab®/Simulink e permite o bom funcionamento da turbina eólica utilizando uma metodologia alternativa aos controles clássicos. Com isto foi desenvolvido o controle de frequência também baseado em lógica fuzzy. Como grande vantagem do controle fuzzy destaca-se sua fácil adaptação a outros modelos de turbina que utilizem o controle de pitch (turbinas eólicas de velocidade variável), uma vez que o algoritmo é o mesmo, havendo a necessidade apenas de fazer testes para adaptação das faixas de operação do controle. / A control to support the frequency control is designed using a method based on fuzzy logic and pitch angle control in variable speed wind turbines. The control aims that some wind turbines operate below their rated value (derated or deloaded), being always ready to increase their generation in case of some event in the power grid, contributing to the frequency control. With efforts to convert as much energy as possible with the available wind, the power wasted by most controls studied in this work worth of the benefits of frequency control in systems with high power plants penetration, providing wind power to participate on ancillary services. Recalling that the introduction of any new generation technology into the system must be made in a way that is compatible with the operating principles of the existing system. The fuzzy control developed in Matlab®/Simulink for power control enables a suitable operation of the wind turbine using an alternative methodology to the classic controls, it was developed the frequency control also based on fuzzy logic. The fuzzy control great advantage highlight is its easy adaptation to other turbine design which use pitch control (variable speed wind turbines), since the algorithm is the same, just by doing tests for adjustment of the control operation ranges.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Currently, it is observed an increasing energy demand worldwide. Thus, it is great the search for a more sustainable energy model that is able to meet all the need. In this context, there come the renewable energy sources which present with low environmental impact when compared to other options. Among renewable sources, the wind energy stands out as one of the most promising, which implies an increasing interest in studies for the development of this technology that is still coming up with limitations due to the complexity of the strategies employed. In particular, although the recognition of a large number of computational work aimed at the representation of wind complex, there must be pointed that the resources aimed to laboratory studies, which greatly complement the training and research, are not easily found. In light of these facts and seeking the establishment of a strategy focused on the experimental representation of small-scale wind turbines, this work presents a proposal to use the inverter controlled induction motor as an alternative to replace the wind turbine. Under this strategy, this dissertation advances towards performing simulations to obtain information pertinent to mechanical and electrical quantities in various parts of the conceived structure. Finally, a comparative analysis is made with the technique that adopts controlled dc motor for the same goal. / Atualmente, verifica-se um crescente aumento da demanda energética em todo o mundo. Com isso, é grande a busca por um modelo mais sustentável que seja capaz de suprir toda essa necessidade. Nesse contexto, surgem as fontes de energia renovável, que se apresentam com baixo impacto ambiental quando comparadas às demais opções. Entre as fontes renováveis, a energia eólica destaca-se como uma das mais promissoras, o que implica em um crescente interesse em estudos para o desenvolvimento desta tecnologia que se esbarra ainda em limitações devido à complexidade das estratégias empregadas. Neste particular, muito embora o reconhecimento da existência de um grande número de trabalhos computacionais voltados para a representação de complexos eólicos, há de se destacar que os recursos destinados a estudos laboratoriais, que muito complementam a formação e as pesquisas, não são encontrados com facilidade. À luz desses fatos e visando o estabelecimento de uma estratégia voltada para a representação experimental de unidades eólicas em escala reduzida, este trabalho apresenta uma proposta de utilizar o motor de indução controlado via inversor, como uma alternativa para substituir a turbina eólica. De posse desta estratégia, a presente dissertação avança no sentido de realizar simulações para a obtenção de informações pertinentes às grandezas mecânicas e elétricas em vários pontos da estrutura concebida. Por fim, realiza-se uma análise comparativa com a técnica que adota o motor de corrente contínua controlado para o mesmo objetivo. / Mestre em Ciências

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao-GuilhermeCarvalhoFarias.pdf: 1837201 bytes, checksum: 75a44efdfd7752087fd597668e388184 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / This study consists in a comparative analysis of MPPT strategies for low power wind turbines and the development of a control methodology for a battery charging system. The main MPPT strategies in the literature are described and implemented, along with all of their auxiliary control loops. To perform the comparison, a simulation platform is developed. Mathematical modeling of all components in the platform is described, as well as how they relate with each other. This platform allows keeping the system parameters the same for all methods, and modifying only the necessary to implement each of them. The control method for battery charging is presented and analyzed. One of the MPPT strategies described is applied together with this methodology. The methodology of the simulations are performed with switched models to validate the project realized with the developed average models. / Este trabalho consiste na análise comparativa entre métodos MPPT para turbinas eólicas de pequeno porte e desenvolvimento de uma metodologia de controle para um sistema de carregamento de baterias. Os principais métodos de MPPT presentes na literatura são descritos e implementados, juntamente com suas malhas de controle auxiliares. Para realizar a comparação, uma plataforma de simulação é desenvolvida. O modelamento matemático de todos os componentes presentes na plataforma é descrito, bem como a forma como eles se relacionam. Essa plataforma permite manter os parâmetros do sistema iguais para todos os métodos, somente modificando o necessário para implementar cada um deles. A metodologia de controle para carregamento de baterias é apresentada e analisada. Um dos métodos de MPPT descritos é aplicado juntamente à essa metodologia. As simulações da metodologia são realizadas com modelos chaveados, para validar o projeto realizado com os modelos médios levantados.

Made available in DSpace on 2016-08-17T16:54:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Jose Gomes de Matos.pdf: 8310310 bytes, checksum: b4d88d65be5edbb4f214f9dd09ed8f3b (MD5) Previous issue date: 2014-03-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work proposes a new strategy to control the generated power in an alternating current autonomous microgrid that has distributed generators and battery banks. There are no restrictions regarding the type of generator to be connected, however in this particular study the effectiveness of the proposed strategy is analyzed by considering that the power source is a wind turbine coupled to a permanent magnet synchronous generator. The microgrid analyzed consists of at least one bidirectional electronic converter powered by a battery bank, which has the function of forming the microgrid; an electronic converter connected to a wind turbine generator, which operates as a power supplier to the microgrid; loads, and other peripheral systems of control and maneuver. The main objective of the proposed strategy is to maintain the terminal voltages of battery banks under control and below its upper limit, even when momentarily the power demanded by the loads connected to the microgrid is less than the power sources generation capacity. The proposed strategy controls the terminal voltage of the battery banks, controlling the power output that comes from the generators. This is done without the use of dump loads or any physical communication between the electronic converters connected to the battery banks and the electronic converters connected to the generators. A modified droop control technique, based on the grid frequency, is used to inform to the power generator electronic converters on the amount of energy they need to generate in order to maintain the state of charge of the battery banks below their limits. The work also presents the methodology to design and tuning the controllers of the associated variables of the generation system. This includes the voltage and frequency grid, the active and reactive power generated by the generators, the DC bus voltages in all electronic power converters and the terminal voltage of the battery banks. All controllers are designed in the discrete domain. A strategy to decouple the effects of the input disturbances is incorporated, into each controller. Special attention is given to the grid voltage controller due the fact that the effect of the load current disturbance is very significant for the grid power quality. Issues x related to the operation of the wind turbine on its maximum power point are also addressed in the control of the power electronic converter connected to the generator. The control strategy proposed in this study is validated through experimental results obtained using a microgrid prototype of 15 kW rated power. / Este trabalho propõe uma nova estratégia para controle da potência gerada em uma microrrede isolada, que opera em corrente alternada e que dispõe de geradores e bancos de baterias distribuídos ao longo da mesma. Embora não haja restrições quanto ao tipo de gerador a ser conectado à microrrede, neste estudo a aplicabilidade da estratégia proposta é analisada considerando a fonte de potência como sendo uma turbina eólica acoplada a um gerador síncrono a imãs permanentes. A microrrede estudada é composta de um conversor eletrônico bidirecional, alimentado por um banco de baterias, que tem a função de formar a microrrede; um conversor eletrônico ligado ao gerador da turbina eólica e que funciona como alimentador da microrrede; além das cargas e demais sistemas periféricos de controle e manobra. O principal objetivo dessa estratégia é controlar a tensão terminal dos bancos de baterias abaixo de um determinado valor limite, mesmo quando momentaneamente a potência demandada pela carga conectada à microrrede seja inferior à capacidade de geração das fontes de potência. A estratégia proposta controla a tensão dos bancos de baterias, controlando a energia gerada que vem dos geradores. Isto é feito sem a utilização de carga auxiliar para consumir o excesso de energia e sem comunicação física entre os conversores eletrônicos dos bancos de baterias e os conversores eletrônicos conectados aos geradores. Uma técnica de controle droop modificada, com base na frequência da microrrede, é usada para informar aos conversores dos geradores sobre a quantidade de energia que eles estão liberados para gerar, a fim de manter a tensão dos bancos de baterias abaixo dos seus valores limites. O trabalho ainda apresenta as sistemáticas de projeto e sintonia dos controladores das variáveis associadas com o sistema de geração. Isso compreende o controle da tensão e da frequência da microrrede, o controle das tensões nos barramentos de corrente contínua de todos os conversores eletrônicos de potência e o controle da tensão terminal dos bancos de baterias. Todos os controladores são projetados no domínio discreto. Uma estratégia de desacoplamento dos efeitos das entradas de perturbações é incorporada a cada controlador. Nesse enfoque, é dada atenção especial ao controlador de tensão da microrrede, cujo efeito da viii perturbação da corrente da carga é muito significativo para a qualidade de energia do sistema de geração. As questões relativas à maximização do aproveitamento energético das fontes renováveis são contempladas no controle do conversor da turbina eólica. A estratégia de controle proposta neste trabalho é validada a partir de resultados experimentais obtidos com um protótipo de microrrede de potência nominal 15 kw.