Submitted by Sandro Camargo (sandro.camargo@unipampa.edu.br) on 2015-05-09T19:22:56Z No. of bitstreams: 1 107110003.pdf: 5399700 bytes, checksum: 078f09d78c88ad07051ceb62107845c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-09T19:22:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 107110003.pdf: 5399700 bytes, checksum: 078f09d78c88ad07051ceb62107845c6 (MD5) Previous issue date: 2012-08-06 / A dependência da energia elétrica exige a procura de formas alternativas para produção sustentável, como os parques eólicos. Conforme o Plano Decenal de Expansão de Energia (PDE), a geração proveniente de fontes de energia alternativas e sustentáveis como a de usinas eólicas deverá aumentar de 1% para 7%. Logo, a implantação de parques eólicos começará a afetar o planejamento e programação da operação energética, principalmente nos subsistemas sul e nordeste. No entanto, apesar do vento ser um recurso praticamente inesgotável, o problema reside na inconstância, não permitindo contar com a geração de energia elétrica que pode variar significativamente mesmo em um intervalo pequeno de tempo, o operador do sistema tem que estar preparado para atuar no despacho das demais usinas. Neste contexto, uma estimativa de curto prazo é fundamental. Essa operação não pode se basear nos mapas eólicos cujos valores de velocidade são uma média anual, no máximo de estações do ano, além de se limitarem a uma ou duas alturas o que não favorece dados confiáveis para a geração. A dificuldade em obter uma estimativa mais concreta sobre a energia disponível reside na falta de medições correlacionadas de variáveis climáticas, geração e um modelo eficiente de previsão de curto prazo, sendo um dos fatores que impede uma maior penetração deste tipo de fonte na matriz energética brasileira. Este trabalho apresenta uma metodologia para avaliar dados meteorológicos e geográficos que afere o campo de vento na altura do eixo de turbinas eólicas a fim de estimar o fluxo de ar, possibilitando calcular o potencial elétrico instantâneo produzido. Essa estimativa pode ser estendida para vários locais, a fim de acompanhar a variação de vento ocasionada pelos efeitos climáticos. O modelo meteorológico CALMET e WRF permite simular o campo de vento, criando um modelo de previsão probabilístico do vento, estimando a energia elétrica a ser produzida em determinados horários de acordo com o modelo das turbinas. O software ANAREDE analisa o comportamento da energia gerada que influenciara no fluxo de potência do sistema. Com este resultado o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) pode executar a coordenação mais precisa do despacho hidrotérmico de curto prazo, bem como o dimensionamento da reserva de potência operativa. / The dependence of the electrical energy demands the search for alternative ways to produce sustainable, such as wind farms. As stated in the Brazil’s Ten Year Plan for Expansion of Energy (PDE), the generation from alternative and sustainable energy sources such as the wind farms is expected to increase from 1% to 7%. Therefore, the deployment of wind farms begins to affect the planning and scheduling of energy operation, mainly in south and northeast Brazilian subsystems. However, despite the wind being a virtually inexhaustible resource, the problem is the inconsistency, not allowing rely on the generation of electrical energy that can vary significantly even in a small interval of time, the system operator must be prepared to act in order of other growers. This operation cannot be based on maps whose wind speed values are the average annual maximum of seasons, and are limited to one or two heights. This paper presents a methodology for assessing meteorological and geographical data to measure the wind field in the turbine hub height, allowing to calculate the instantaneous electric power produced. This estimate can be extended to various points and times of day in order to monitor the variation of wind caused by climatic effects. The CALMET meteorological model WRF and allows to simulate the wind field, creating a probabilistic model for predicting the wind, estimating the electricity to be produced at certain times according to the model of the turbines. ANAREDE The software analyzes the behavior of the energy generated that influenced the flow of power system. With this result the System Operator can perform a more precise coordination of the hydrothermal short term dispatch, as well as the operative power reserve dimensioning. / Wind Forecast / Operation Planning / Wind Generation

Após o choque do racionamento de energia elétrica, decorrente do desequilíbrio entre oferta e demanda, os vários setores da sociedade brasileira constataram a real e iminente necessidade de diversificação das fontes de geração de energia elétrica e de seu uso racional. Busca-se hoje novas fontes, entre as quais a eólica, uma alternativa nova e promissora. A geração de energia elétrica deve atender a rígidos requisitos normatizados de qualidade quanto à freqüência elétrica, injeção de harmônicos, controle de tensão, geração de potencia reativa entre outros. As pesquisas sobre este tema apontam para soluções tecnológicas capazes de satisfazer a estas exigências. Este trabalho descreve os princípios da geração eólica, através de um gerador assíncrono com rotor bobinado conectado a um conversor estático duplo em ligação “back-to-back” com circuito CC intermediário, utilizando a técnica de modulação em largura de pulsos (PWM) e Controle Vetorial. É apresentada a comparação de preços entre duas alternativas distintas para a parte elétrica de uma turbina eólica: Gerador com rotor em gaiola e gerador com rotor bobinado em anéis (duplamente excitado). Finalmente, é ainda apresentada uma simulação, com ênfase em regime permanente e ensaios de curto-circuito, da instalação de geração eólica na rede da empresa distribuidora de energia elétrica no estado de Mato Grosso do Sul, a ENERSUL SA, para avaliação da viabilidade da conexão dessa fonte na rede primária da concessionária e dos possíveis benefícios proporcionados por essa opção. / After the electrical energy rationing shock, which arose from the unbalanced condition between supply and demand in Brazil, different society sectors found the real and imminent need to diversify the Brazilian electrical energy generation sources and its rational usage. Today research focuses on several new generation sources. Wind energy is a promising alternative. The electrical energy generation should meet the very stiff quality standard requirements related to electric frequency, harmonics injection, voltage control, reactive power generation and so forth. Research in this area is pointing to technological solutions that are capable to satisfy all these requirements. This study describes the concepts of wind generation, through a doubly fed induction generator using back-to-back PWM converters with DC intermediate circuit, using vector control. A comparison of costs is carried out involving two different alternatives for the electrical system from a wind turbine: squirrel cage induction generator and doubly fed induction generator (slip ring machine). Finally, it is also presented a simulation, with emphasis on steady state and short-circuit tests, of wind generation connection to the network of the utility company net in Mato Grosso do Sul (a Brazilian state) - ENERSUL SA, in order to study its feasibility and possible benefits.

Most of the modern wind turbines are based on doubly fed induction generators (DFIG), with a back to back power converter connecting the rotor to the network. It is known that voltage dips at the stator terminals can cause overcurrents in the rotor windings, which could threaten the converter integrity. In order to protect the converter, several strategies have been proposed in technical literature, requiring in some cases the converter deactivation, which disables the control that the converter has over the power transference between the generator and the system. This last is not a desirable behavior since it can put on risk the voltage stability of the electric system. It is the aim of this dissertation to introduce and compare five of those protection strategies, through the computational simulation of their performance in case of balanced voltage dips. In order to achieve this, the electromagnetic dynamic model of the DFIG was theoretically developed, as well as the models of the strategies of interest. Subsequently, the computational model of the system was assembled in the software Matlabs Simulink to finally perform the desired simulations and its corresponding analysis. / A maioria das turbinas eólicas modernas é baseada em geradores de indução duplamente alimentados (GIDE), com um back to back conversor de energia que liga o rotor para a rede. Sabe-se que as quedas de tensão nos terminais do estator podem causar sobrecorrentes nos enrolamentos do rotor, que podem ameaçar a integridade do conversor. A fim de proteger o conversor, várias estratégias têm sido propostas na literatura técnica, exigindo, em alguns casos, a desativação do conversor, o qual desativa o controlo do conversor, que possui ao longo da transferência de energia entre o gerador e o sistema. Este último não é um comportamento desejável, uma vez que pode colocar em risco a estabilidade de tensão do sistema elétrico. É o objetivo desta dissertação apresentar e comparar cinco dessas estratégias de proteção, através da simulação computacional de seu desempenho em caso de quedas de tensão equilibrada. A fim de alcançar este objetivo, o modelo dinâmico eletromagnética do DFIG teoricamente foi desenvolvido, bem como os modelos das estratégias de interesse. Subsequentemente, o modelo computacional do sistema foi montado no software Simulink do Matlab para finalmente executar as simulações desejadas e sua análise correspondente.

Made available in DSpace on 2017-07-10T15:14:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoRobersonParizotto.pdf: 2503168 bytes, checksum: db5f1a0599dffdd5ab378e0d828d8f19 (MD5) Previous issue date: 2014-02-21 / This project aimed to install a water pumping system with wind generator and evaluation of the performance of the same field, considering the availability of wind energy on site. The system was composed of a small wind turbine Horizontal axis Greatwatt the brand mounted on a self-supporting tower and a water pump from SHURflo brand model 8000, it was installed on CASA (Center for Analysis of Alternative Systems) project. Data on the local wind speed, the power generated by the wind turbine and the water flow pumped by the motor pump were collected. With these data it was possible to determine the wind energy in place, the energy generated by the wind turbine, the wind turbine performance and the relationship between energy generated and the pump flow. Thus, by determining the best times of incidence of wind where it was possible to evaluate the best time range for wind power generation and performance of the pump under the action of different levels of wind speed system. / Este projeto teve como objetivo a instalação de um sistema de bombeamento d água com gerador eólico e avaliação do desempenho do mesmo em campo, considerando a disponibilidade de energia eólica no local. O sistema foi composto de um aerogerador de pequeno porte de eixo horizontal da marca Greatwatt instalado sobre uma torre autoportante e uma bomba d água da marca SHURflo modelo 8000, o mesmo foi instalado no projeto CASA (Centro de Analises de Sistemas Alternativos). Foram coletados dados de velocidade do vento no local, a energia gerada pelo aerogerador e a vazão d água bombeada pela moto bomba. Com esses dados foi possível determinar a energia eólica no local, a energia gerada pelo aerogerador, o rendimento do aerogerador e a relação entre a energia gerada e a vazão da bomba. Com isso determinou-se os horários de melhor incidência de vento onde foi possível avaliar a melhor faixa de horário para geração de energia eólica e o desempenho do sistema de bombeamento sob a ação de diferentes patamares de velocidade do vento.

Após o choque do racionamento de energia elétrica, decorrente do desequilíbrio entre oferta e demanda, os vários setores da sociedade brasileira constataram a real e iminente necessidade de diversificação das fontes de geração de energia elétrica e de seu uso racional. Busca-se hoje novas fontes, entre as quais a eólica, uma alternativa nova e promissora. A geração de energia elétrica deve atender a rígidos requisitos normatizados de qualidade quanto à freqüência elétrica, injeção de harmônicos, controle de tensão, geração de potencia reativa entre outros. As pesquisas sobre este tema apontam para soluções tecnológicas capazes de satisfazer a estas exigências. Este trabalho descreve os princípios da geração eólica, através de um gerador assíncrono com rotor bobinado conectado a um conversor estático duplo em ligação “back-to-back" com circuito CC intermediário, utilizando a técnica de modulação em largura de pulsos (PWM) e Controle Vetorial. É apresentada a comparação de preços entre duas alternativas distintas para a parte elétrica de uma turbina eólica: Gerador com rotor em gaiola e gerador com rotor bobinado em anéis (duplamente excitado). Finalmente, é ainda apresentada uma simulação, com ênfase em regime permanente e ensaios de curto-circuito, da instalação de geração eólica na rede da empresa distribuidora de energia elétrica no estado de Mato Grosso do Sul, a ENERSUL SA, para avaliação da viabilidade da conexão dessa fonte na rede primária da concessionária e dos possíveis benefícios proporcionados por essa opção. / After the electrical energy rationing shock, which arose from the unbalanced condition between supply and demand in Brazil, different society sectors found the real and imminent need to diversify the Brazilian electrical energy generation sources and its rational usage. Today research focuses on several new generation sources. Wind energy is a promising alternative. The electrical energy generation should meet the very stiff quality standard requirements related to electric frequency, harmonics injection, voltage control, reactive power generation and so forth. Research in this area is pointing to technological solutions that are capable to satisfy all these requirements. This study describes the concepts of wind generation, through a doubly fed induction generator using back-to-back PWM converters with DC intermediate circuit, using vector control. A comparison of costs is carried out involving two different alternatives for the electrical system from a wind turbine: squirrel cage induction generator and doubly fed induction generator (slip ring machine). Finally, it is also presented a simulation, with emphasis on steady state and short-circuit tests, of wind generation connection to the network of the utility company net in Mato Grosso do Sul (a Brazilian state) - ENERSUL SA, in order to study its feasibility and possible benefits.

O título do SIFEUP é: O mar como fonte de energia. Caraterização simplista da zona económica exclusiva portuguesa / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica (opção de Energias Térmicas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Área de Especialização de Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major Energia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008