Submitted by Leonardo Cavalcante (leo.ocavalcante@gmail.com) on 2018-06-06T13:56:18Z No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 1746391 bytes, checksum: 3bd0cbedc8c2f8dd1f17638d76dfd1aa (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-06T13:56:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 1746391 bytes, checksum: 3bd0cbedc8c2f8dd1f17638d76dfd1aa (MD5) Previous issue date: 2016-03-30 / The Brazil has wind potential to be exploited able to diversify the national energy matrix. But the wind industry in the State of Paraiba is facing several problems that could threaten the sustainability of this sector, limiting the growth of this source in the state. This work has as problematic and objective to identify the level of sustainability of wind power venture Barra of Camaratuba-PB. So this applied study, of quali-quanti approach, and considering the purposes, exploratory, descriptive, with case study and statistical analysis. Data collection instruments is: search bibliographic, interviews, direct observation, document analysis and questionnaire. For data analysis was used the techniques of triangulation of data, Spearnam correlation test and analysis of fractals sustainability and analysis Swot. When investigating the community Barra of Camaratuba-PB identified the predominance of illiterate residents and of without qualification. The main economic activities of the region are fishing and agriculture. By applying fractals sustainability, it was found that the Economic-Social correlation obtained the highest number of corrections between variables, characterized as the main indicator for assessing the socio-economic sustainability of the community. The wind farm project has not generated employment and income, by contrast, increased local inequality. Had negative effects we on social, economic and environmental aspects: prevent the continuation of agricultural and livestock activities, withdraw the "man of the field", caused deforestation and / or suppression of local landscape and changes in the dunes. According to Agência Reguladora de Energia da Paraíba (ARPB), the state of Paraiba's has main bottleneck logistics infrastructure. About Superintendência de Administração do Meio Ambiente da Paraíba (SUDEMA), highlighted the lack of specific professional and regulations to guide the implementation of wind farms in the state of Paraiba. Therefore, it is concluded that there is sustainability of wind power venture Barra Camaratuba-PB. / O Brasil tem potencial eólico a ser explorado e capaz de diversificar a matriz energética nacional. Porém, o setor eólico no Estado da Paraíba vem enfrentando diversos problemas que podem ameaçar a sustentabilidade desse setor, limitando o crescimento desta fonte no Estado. Esta pesquisa tem como problemática e objetivo identificar o nível de sustentabilidade do empreendimento eólico de Barra de Camaratuba-PB. É caracterizada por sua natureza aplicada, de abordagem quali-quantitativa, considerando fins, exploratória e descritiva, e os meios, bibliográfico, estudo de caso e de análises estatísticas. Os instrumentos de coleta de dados abrangeram a: pesquisa bibliográfica, entrevista, observação direta, análise documental e o questionário. Para a análise dos dados, foram utilizadas as técnicas de triangulação dos dados, teste de correlação de Spearnam e a análise dos fractais da sustentabilidade, e análise Swot. Ao investigar a comunidade de Barra de Camaratuba- PB, identificou-se a predominância de moradores semianalfabetos e a falta de qualificação da mão de obra. As principais atividades econômicas da região são a pesca e a agricultura. Ao aplicar os fractais da sustentabilidade verificou-se que a correlação econômica-social obteve maior número de correções entre as variáveis, caracterizando-se como o principal indicador para avaliar a sustentabilidade socioeconômica da comunidade. Ao contrário do esperado, o empreendimento eólico não gerou emprego e renda, contrariamente, aumentou a desigualdade local. Teve efeitos negativos nos aspectos sociais, econômicos e ambientais: impediu a continuidade das atividades agrícolas e pecuárias, afastou o homem do campo, provocou desmatamento e/ou supressão da paisagem local e alterações nas dunas. Segundo a Agência de Regulação do Estado da Paraíba (ARPB), o principal gargalo é a infraestrutura logística. Sobre a Superintendência de Administração do Meio Ambiente (Sudema), evidenciou-se a falta de profissionais e normativas específicas que norteiem a implantação dos empreendimentos eólicos no Estado da Paraíba. Portanto, conclui-se que não há sustentabilidade no empreendimento eólico de Barra de Camaratuba-Pb.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This dissertation deals with the design of a robust current control loop applied to voltage source inverters connected to the grid thought LCL-filter used in distributed generation systems. The utilization of the LCL-filter bring the need of damping the characteristic resonance of the filter. Two alternatives are generally considered in the literature. The passive damping, that add a passive element, generally a resistor or a additional passive element in the filter circuit and the active damping, that introduce a specific controller in the inverter current control loop. The active damping present more flexibility in the implementation and do not present energy losses like passive damping, so is the preferred damping method in high power applications. The main challenge to the damping method is keep the performance and avoid instability and controllers interactions even when impedance variations occur in the grid. In this dissertation, are proposed two control schemes for achieve the active damping of the filter resonance. In the first one, a robust partial state feedback is derived to allocate the poles of the LCL-filter inside the unity ratio circle for a given grid impedance variation. The feedback gains are obtained by a LMI condition that assure robust pole location in a pre-establish region of the unity ratio circle. In the second method, is proposed a predictive state estimator based on the multirate observers theory. This estimator allow feeding back the estimated stated by the measure of only one state variable. Moreover, the predictive action of the observer, eliminate the time delay of the control loop improving the stability margins of the system. Experimental results of a setup of 10kW DSP based are presented. / Esta dissertação de mestrado trata do projeto de uma malha de controle de corrente robusta para inversores alimentados em tensão conectados à rede através de filtro-LCL, utilizados em sistemas de geração distribuída. A utilização do filtro-LCL traz consigo a necessidade do amortecimento adequado da ressonância característica deste filtro. Dois tipos de amortecimento são apresentados na literatura para solucionar este problema. O amortecimento passivo, que consiste na introdução de um resistor ou filtro passivo adicional no circuito e o amortecimento ativo, que é baseado na introdução de um controlador digital específico na malha de controle de corrente do inversor. O amortecimento ativo, por apresentar maior flexibilidade de implementação e não apresentar perdas de energia, é o método preferencialmente utilizado. O principal desafio na utilização do amortecimento ativo é manter um desempenho satisfatório na presença de incertezas na impedância da rede no ponto de conexão. Neste trabalho, são propostas duas técnicas de amortecimento ativo robusto. Na primeira delas, uma retroação parcial de estados robusta é obtida para alocar os pólos da planta numa região contida no círculo unitário para uma dada faixa de variação de impedância da rede. Os ganhos da retroação de estados são obtidos a partir de um sistema de desigualdades matriciais lineares (LMI), que garantem alocação robusta dos pólos do sistema afetado por incertezas paramétricas e por atraso de transporte. No segundo método é proposto um estimador preditivo de estados baseado em observadores por múltiplas amostras, que permite fazer a retroação de estados estimados a partir da medida de apenas um dos estados da planta. Além disso, elimina o atraso de transporte da implementação digital aumentando a robustez do sistema. Resultados experimentais de um inversor de 11 kW controlado por um DSP de ponto fixo, conectado à rede com um filtro-LCL são apresentados para validar as analises desenvolvidas e demonstrar o bom desempenho dos controladores propostos.

Submitted by JORGE MARIO AVELLA RUIZ null (jmaverui@gmail.com) on 2016-08-22T20:10:15Z No. of bitstreams: 1 avella_jm_me_guara.pdf: 2916680 bytes, checksum: 8dc01146f5007c3e858113a4d41eeab3 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-24T17:05:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 avellaruiz_jm_me_guara.pdf: 2916680 bytes, checksum: 8dc01146f5007c3e858113a4d41eeab3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-24T17:05:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 avellaruiz_jm_me_guara.pdf: 2916680 bytes, checksum: 8dc01146f5007c3e858113a4d41eeab3 (MD5) Previous issue date: 2016-08-01 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Atualmente, governos de todo o mundo estão se preocupando pelos efeitos das economias, indústrias e políticas no meio ambiente, criando regulações para fomentar a utilização de tecnologias menos poluidoras. No Brasil, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) é o ente federal de promover a implementação de fontes renováveis para a geração de eletricidade. A ANEEL mediante a resolução Nº 482/2012 permite aos usuários finais a instalação de tecnologias renováveis para produzir eletricidade para suas cargas elétricas, incrementando assim a porcentagem de energias alternativas na matriz energética nacional, considerando também os projetos renováveis de grande escala. Neste trabalho, realizou-se um estudo para conhecer a viabilidade da implementação de sistemas híbridos de geração de energia elétrica (SHGEEE) em edifícios, utilizando energia eólica e solar fotovoltaica. A metodologia para a análise técnica consistiu em obter o consumo de energia elétrica de edifícios residenciais de baixa, média e alta renda no Brasil, para assim com base nos recursos eólicos e solares de Fortaleza (CE) e Lagoa Santa (MG), realizar o balanço energético anual e desta forma dimensionar os SHGEE para seis cenários estudados. Baseado nos resultados técnicos, a metodologia econômica analisou a viabilidade financeira de implementar no Brasil os seis SHGEE dimensionados utilizando engenharia econômica para conhecer o investimento dos projetos, os custos da energia elétrica gerada pelas plantas híbridas e o período de retorno do investimento. A análise ambiental fundamentou-se em determinar a quantidade de dióxido de carbono economizado e a eficiência ecológica de cada cenário estudado considerando as fontes de energia da rede elétrica. Os resultados obtidos mostraram que os SHGEE são capazes de fornecer a eletricidade para as cargas do edifício. Os períodos de retorno do investimento dos seis SHGEE dimensionados se encontram dentro da vida útil das plantas. Em termos ambientais, as tecnologias utilizadas nos SHGEE não são totalmente não poluentes, no entanto, comparando com outras fontes de energia, estas têm baixo impacto ambiental. Conclui-se, que as aplicações de energia renováveis para edifícios são viáveis técnica, econômica e ambientalmente no Brasil. / Nowadays, governments around the world are worried about the effects of economies, industries and environment policies, making them to create regulations to encourage the use of less polluting technologies. In Brazil, the National Electric Energy Agency (ANEEL) is the federal entity to promote the implementation of renewable sources for generating electricity. ANEEL Resolution No. 482/2012 allows end users to install renewable energy sources to produce electricity for their electrical charges, increasing the percentage of alternative energy in the national energy matrix, in addition of renewable projects of large scale. In this work was made a study to know the feasibility of implementing hybrid electricity generation systems SHGEE in buildings, using wind power and solar photovoltaic energy. The methodology for the technical analysis consisted in obtaining the electricity consumption of a low, medium and high income residential building in Brazil, thus based on wind and solar resources in Fortaleza (Ceara State) and Lagoa Santa (Minas Gerais State), performing annual energy balance for dimensioning SHGEE for six scenarios studied. Considering the technical results, the economic methodology analyzed the financial feasibility of implementing in Brazil six SHGEE sized applying economic engineering and determining the project investments, the costs of electricity generated by hybrid plants and the payback period of the investment. In the environmental analysis determined the amount of carbon dioxide saved and the ecological efficiency of each scenario studied considering the sources of utility grid. The results showed that SHGEE are capable of supplying electricity to loads of the building. It is not generated electricity in all months of the year, however, with the normativity, it compensates with the months of surplus production of electricity. The return period of the investment of the six scaled SHGEE are within the lifetime of the plants. In environmental terms, the technology used in SHGEE are not completely non-polluting, nevertheless, compared with other energy sources, they have low environmental impact. In general, renewable energy applications for buildings are feasible technically, economically and environmentally in Brazil.

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.

A inserção e a expansão da geração distribuída (GD) trazem desafios intrínsecos relacionados, sobretudo, a confiabilidade e operação do sistema elétrico de potência (SEP), o que resulta em uma mudança de paradigma imposta aos sistemas de distribuição de energia. Dentre os desafios e oportunidades associados à geração distribuída, destaca-se a operação ilhada dos sistemas de distribuição e microrredes. Nesse contexto, esse trabalho propõe estratégias operacionais e de controle para viabilizar a operação de sistema eólicos. O controle proposto baseia-se em uma malha de controle suplementar, adicionada à malha de controle de velocidade da unidade eólica. A malha de controle proposta consiste em uma quebra de paradigma para o controle da tensão no barramento CC, pois nos sistemas tradicionais essa tensão é normalmente controlada apenas pelo banco de baterias. Através do controle suplementar proposto, torna-se possível reduzir o número e a duração de atuações do banco de baterias, aumentando sua vida útil. Propõe-se ainda, como contribuição, uma metodologia para o dimensionamento mínimo do sistema de armazenamento de energia baseado em banco de baterias para permitir a operação ilhada autônoma de sistemas eólicos. Esse dimensionamento considera um degrau de carga máximo que deverá ser atendido pelo sistema. Por fim, as estratégias operacionais e de controle propostas em conjunto com o sistema de armazenamento de energia são avaliadas e validadas por meio de análises matemáticas e simulações no domínio do tempo utilizando o sistema proposto. Os resultados obtidos demonstraram que o controle proposto permitiu a operação autônoma de um sistema eólico baseado em gerador síncrono com conversor estático completo. / The insertion and expansion of distributed generation bring about intrinsic challenges, especially concerning to the reliability and operation of the electric power system, which results in a paradigm shift imposed on power distribution systems. Among the challenges and opportunities associated to distributed generation, the islanded operation of distribution systems and microgrids has grown considerably. In this context, this paper proposes operational and control strategies to properly allow the operation of a wind generation system. The proposed control is based on a supplementary control loop, added to the speed control loop of the wind turbine. The proposed control loop consists of a paradigm shift to control the DC-link voltage, since in traditional systems the DC-link voltage is usually controlled only by the BESS. The proposed supplementary control loop reduces the number and duration of the BESS actuations. Furthermore, the proposed strategy can contribute to enhance the reliability and the life cycle of the energy storage device. This work also proposes a new methodology for minimum sizing of battery energy storage systems to allow the islanded operation of wind power systems. The methodology considers a maximum load step to be supplied by the system. Finally, the proposed control and operational strategies with the BESS are evaluated and validated throughout mathematical analysis and simulation in the time domain using the proposed system. The proposed control strategy was effective in regulating the DC-link voltage, allowing the islanded operation of a wind power system based on synchronous generator with full-size power converters.

Orientador: Sandra Elisa Contri Pitton / Coorientador: José Carlos Parente de Oliveira / Banca: Antônio Carlos Tavares / Banca: Anderson Luis Hebling Christofoletti / Banca: Amanda Érica Domingos / Banca: Tânia Maria de Campos Leite / Resumo: A crescente procura por fontes renováveis de energia tem provocado uma preocupante corrida para a instalação de parques de energia eólica na costa brasileira, e em especial na costa cearense. As altas velocidades de vento e sua regularidade são os principais atrativos para essa corrida. O principal objetivo deste trabalho é apresentar os impactos socioambientais originados com a implantação e operação do Parque Eólico Bons Ventos na localidade de Cumbe, o município de Aracati, estado do Ceará, para propor alternativas para que o meio ambiente e as comunidades circunvizinhas de parques eólicos sejam minimamente atingidos. Para a identificação dos impactos físicos e ambientais no campo de dunas e sociais na comunidade de Cumbe foram aplicados questionários e realizadas entrevistas a uma amostra significativa da sua população. Também foram verificadas as modificações no terreno, por meio de imagens de satélites e registros fotográficos e suas consequências naquele espaço geográfico. Para essas análises foram utilizadas a comparabilidade temporal de imagens/dados, além de observações e sentimentos explicitados pelas pessoas da comunidade. Os problemas sociais identidicados que tiveram maiores impactos sobre a comunidade foram a limitação de mobilidade ou o direito de "ir e vir", as rachaduras das casas, devido o intenso movimento de caminhões e maquinário pesados durante a instalação do parque eólico, bem como a mudança da paisagem sobre as dunas, originada pela presença de altas torres ao longo de toda a praia. Esta investigação teve caráter descritivo e analisou fatos e fenômenos, descrevendo-os a partir da natureza qualitativa dos questionários e entrevistas. Dessa forma, foram necessários estudos direcionados para entender os desequilíbrios observados, em vista da necessidade de se conciliar a preservação do espaço geográfico com o desenvolvimento sustentável / Abstract: The increasing demand for renewable sources of energy has caused a worrying rush towards the installation of wind farms on the Brazilian coast, and, especially on the coast of the State of Ceará. The high wind speed and its regularity are the main appeals for such a rush. The main objective of this work is to present the social-environmental impacts originated from the implementation and operation of the Bons Ventos Wind Farm, located in the Cumbe community in the municipality of Aracati, State of Ceará, to also to propose alternatives so that the communities surrounding wind farms can be minimally affected. Questionnaires were applied and interviews were conducted among a significant sample of the population in order to identify the physical and environmental impacts on the field of dunes in the Cumbe community. Changes in the field were also observed by satellite images and photographic records, and their consequences on that geographical space. Temporal comparability of images/data, besides comments and feelings expressed by the people from the community were used for those analyses. The identified social problems that had major impacts on the community were: limited mobility or the right to "come and go", cracks in the houses, due to the intense traffic of trucks and heavy machinery during the wind farm installation, as well as the change in the landscape on the dunes, which was caused by the presence of high towers along the whole beach. This investigation had a descriptive character and analyzed facts and phenomena, by describing them based on the qualitative nature of the questionnaires and interviews. Thus, targeted studies were necessary to understand the observed imbalances, aiming the need to reconcile the preservation of the geographical space with the sustainable development / Doutor

CAPES / A geração de energia a partir de fontes alternativas é na atualidade tema de inúmeras pesquisas e desenvolvimento no meio científico e industrial. A energia eólica destaca-se nesse cenário como uma das mais proeminentes alternativas na geração de energia elétrica, por suas inúmeras vantagens. Em trabalhos de pesquisa, a reprodução computacional e em bancada do comportamento de uma turbina eólica, incluindo simulação de grandezas mecânicas e elétricas, que afetam diretamente a conversão de energia, são ferramentas muito apropriadas para o desenvolvimento e estudo de novas tecnologias quanto ao aproveitamento do potencial eólico de uma determinada região. Este trabalho aborda estudos referentes ao processo de conversão de energia em sistemas eólicos para geração de energia elétrica, com a finalidade de se desenvolver uma ferramenta para emulação de turbina eólica em bancada experimental, utilizando software LabVIEW®. O objetivo desta ferramenta é emular o torque mecânico desenvolvido no eixo de uma turbina eólica operando em geração distribuída, a partir de uma bancada experimental constituída por motor de indução trifásico e gerador síncrono a imã permanente, sob diferentes condições de velocidade de vento. Tal ferramenta possui o objetivo de ser flexível para demais arranjos laboratoriais, ou seja, capaz de ser empregada em outras estruturas de emulação de geração eólica em tempo real. Uma modelagem do sistema eólico é apresentada, desde a turbina ao gerador elétrico, após uma ferramenta de simulação em ambiente Matlab/Simulink® é desenvolvida com finalidade de pré-validar o experimento em bancada, então é realizada a implementação de projeto em bancada. / Power generation from alternative sources is at present the subject of numerous research and development in science and industry. Wind energy stands out in this scenario as one of the most prominent alternative in the generation of electricity, by its numerous advantages. In research works, computer reproduction and experimental behavior of a wind turbine are very suitable tools for the development and study of new technologies and the use of wind potential of a given region. These tools generally are desired to include simulation of mechanical and electrical parameters that directly affect the energy conversion. This work presents the energy conversion process in wind systems for power generation, in order to develop a tool for wind turbine emulation testing experimental, using LabVIEW® software. The purpose of this tool is to emulate the torque developed in an axis wind turbine. The physical setup consists of a three phase induction motor and a permanent magnet synchronous generator, which are evaluated under different wind speed conditions. This tool has the objective to be flexible to other laboratory arrangements, and can be used in other wind power generation structures in real time. A modeling of the wind power system is presented, from the turbine to the electrical generator. A simulation tool is developed using Matlab/Simulink® with the purpose to pre-validate the experiment setup. Finally, the design is implemented in a laboratory setup.

CAPES / A difusão da geração distribuída e das microrredes, bem como a crescente expansão do uso de energias renováveis, como a eólica, trazem desafios e oportunidades relacionados à operação e controle de sistemas elétricos. Em sistemas sujeitos à operação ilhada, a capacidade de restabelecimento é fundamental para que o suprimento de energia seja retomado após a ocorrência de um desligamento. Esta tarefa pode ser de difícil execução, uma vez que desbalanços de potência significativos podem ocorrer, decorrentes da energização da rede e de variações na disponibilidade de energia primária. Neste contexto, o presente trabalho propõe a adoção de estratégias operacionais e de controle que possibilitem a execução do processo de restabelecimento em microrredes híbridas eólico-diesel com alto nível de inserção de geração eólica, sem a adoção de sistemas de armazenamento de energia. A proposta é baseada em duas malhas de controle suplementares para uma unidade eólica de conversor pleno, que habilita a unidade eólica para contribuir com a regulação de frequência durante o restabelecimento da microrrede. Os dois controladores propostos são excitados pelo erro de frequência do sistema e atuam somente quando as cargas do sistema são energizadas. Um dos controladores suplementares tem o objetivo de extrair energia cinética da turbina eólica, através da atuação na referência de velocidade da turbina nas malhas de controle do conversor do lado do gerador. O segundo controlador suplementar é projetado para extrair temporariamente energia elétrica armazenada no barramento CC da unidade eólica, por meio de um deslocamento temporário da referência de tensão do barramento CC nas malhas de controle do conversor do lado da rede. A energia extraída da turbina eólica e do barramento CC é transmitida ao sistema para mitigar o desbalanço de potência causado por um incremento de carga. Assim, as estratégias de controle propostas previnem afundamentos excessivos de frequência durante o restabelecimento de sistemas com baixa inércia. Para o projeto dos controladores propostos, uma técnica de otimização baseada em algoritmos genéticos foi utilizada. O desempenho do sistema é comparado em dois diferentes modos de operação, gerador diesel operando em modo Vf e unidade eólica operando em modo Vf. Resultados obtidos por meio de simulações não lineares no domínio do tempo demostram a efetividade das estratégias propostas. / The diffusion of distributed generation and microgrids, as well as the growing expansion of renewable energy, like wind power, bring challenges and opportunities related to the operation and control of electrical power systems. In systems exposed to islanded operation, the black start capability is fundamental to restore the energy supply after the occurrence of a blackout. The black start is usually a difficult operational event, since significant power unbalances may occur in the system. The present work proposes operational and control strategies that make possible the black start of wind-diesel microgrids with high penetration level of wind generation, without the adoption of energy storage systems. The proposed control approach is based on two supplementary control loops for a fully rated converter wind turbine, which enable the wind unit to contribute to the frequency regulation during the black start of a stand-alone system. Both the proposed controllers employ the system frequency error as input signal and act only when the system loads are energized. One of the supplementary controllers seeks to extract kinetic energy from the wind turbine, by modifying the speed reference of the wind turbine in the typical control loop of the rotor-side converter. The second supplementary controller is designed to temporarily extract electrical energy from the DC-link capacitor, by acting in the reference of the DC-link voltage in the typical control loop of the grid-side converter. The energy extracted from the wind turbine and DC-link capacitor is injected into the grid to mitigate the power unbalance caused by the load energization. Thus, the proposed control strategies prevent excessive frequency drops during the load energization of low inertia stand-alone systems in restoration procedures. The design of the proposed controllers was performed by a genetic algorithm optimization technique. The performance of the system is compared in two different operation modes, diesel generator operating in Vf control mode and wind generation unit operating in Vf control mode. Results obtained by nonlinear time domain simulations demonstrate the effectiveness of the proposed control approach.

Orientador: Odivaldo José Seraphim / Banca: Luiz Francisco da Cruz / Banca: Eduardo Antonio Sleiman / Resumo: O uso de energias alternativas e renováveis tem sido cada vez mais discutido em todos os setores da sociedade. O interesse nessas fontes de energias, alternativas e renováveis, é de fundamental importância, tanto no que se refere à escassez, quanto ao preço do petróleo, além das questões ambientais envolvidas no uso dessas energias. Sistemas de geração eólica e fotovoltaica com armazenamento de energia em baterias tem-se apresentado como uma forma de geração alternativa de energia. A variabilidade na intensidade da energia eólica e solar pode ser contornada pela complementação entre uma fonte e outra, ou pela maior estabilidade configurada à geração do sistema. O objetivo desta dissertação é criar uma metodologia fuzzy e simular seu uso no controle inteligente de um sistema híbrido de geração de energia elétrica, utilizando as energias solar-fotovoltaica e eólica. Quando utilizamos um sistema de controle baseado na lógica fuzzy, é atingido o ponto de máxima geração de energia, desta forma transferindo toda a energia gerada à partir das fontes alternativas, solar-fotovoltaica e eólica, à carga e/ou as baterias quando seu uso não imediato. O modelo utilizado adota três variáveis de entrada, que são: velocidade do vento, radiação solar e carga do banco de baterias.Serão utilizados para as simulações alguns softwares como o MATLAB e outros, que serão citados ao longo do trabalho. Nestes ambientes serão analisadas e simuladas todas as modelagens matemáticas, regras e demais variáveis descritas no sistema fuzzy. Este modelo foi utilizado para a implementação de um sistema de controle de sistemas híbridos de geração de energia, proporcionando o melhor aproveitamento das fontes de energia, sol e vento, de modo que possamos extrair o máximo de energia possível dessas fontes alternativas sem nenhum prejuízo ao meio ambiente...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of alternative and renewable energy has been increasingly discussed in all sectors of society. The interest in these sources of energy, alternative and renewable, it is of fundamental importance, both in terms of shortage, as the price of oil, in addition to the environmental issues involved in the use of these energies. Systems with photovoltaic and wind generation storage of energy in batteries has been presented as a form of alternative energy generation. The variability in the intensity of solar and wind energy can be circumvented by complementation between a source and another, or the more stable set to the generation of the system. The objective of this dissertation is to create a methodology fuzzy and simulate their use in intelligent control of a hybrid system of generating power, using the energy solar-photovoltaic and wind.When you use a system of control based on fuzzy logic, is reached the point of maximum generation of energy, thus transferring all the energy generated on the basis of alternative sources, solar, photovoltaic and wind, to the load and / or batteries when its use not immediately. The model takes three variables of entry, which are: wind speed, solar radiation and loading the bank of batteries. The simulations will be used for some software such as MATLAB and others, that will be cited during the work. In these environments will be analyzed and simulated all mathematical modeling, rules and other variables in the system described fuzzy. This model could be used in the implementation of a system of control of hybrid systems to generate energy, providing the best use of energy sources, sun and wind, so we can extract the maximum energy possible these alternative sources without any prejudice to the environment. The work was developed in the Laboratory of Energização Rural, of the Department of Rural Engineering of UNESP - FCA...(Complete abstract, click electronic access below) / Mestre

CAPES / A geração de energia a partir de fontes alternativas é na atualidade tema de inúmeras pesquisas e desenvolvimento no meio científico e industrial. A energia eólica destaca-se nesse cenário como uma das mais proeminentes alternativas na geração de energia elétrica, por suas inúmeras vantagens. Em trabalhos de pesquisa, a reprodução computacional e em bancada do comportamento de uma turbina eólica, incluindo simulação de grandezas mecânicas e elétricas, que afetam diretamente a conversão de energia, são ferramentas muito apropriadas para o desenvolvimento e estudo de novas tecnologias quanto ao aproveitamento do potencial eólico de uma determinada região. Este trabalho aborda estudos referentes ao processo de conversão de energia em sistemas eólicos para geração de energia elétrica, com a finalidade de se desenvolver uma ferramenta para emulação de turbina eólica em bancada experimental, utilizando software LabVIEW®. O objetivo desta ferramenta é emular o torque mecânico desenvolvido no eixo de uma turbina eólica operando em geração distribuída, a partir de uma bancada experimental constituída por motor de indução trifásico e gerador síncrono a imã permanente, sob diferentes condições de velocidade de vento. Tal ferramenta possui o objetivo de ser flexível para demais arranjos laboratoriais, ou seja, capaz de ser empregada em outras estruturas de emulação de geração eólica em tempo real. Uma modelagem do sistema eólico é apresentada, desde a turbina ao gerador elétrico, após uma ferramenta de simulação em ambiente Matlab/Simulink® é desenvolvida com finalidade de pré-validar o experimento em bancada, então é realizada a implementação de projeto em bancada. / Power generation from alternative sources is at present the subject of numerous research and development in science and industry. Wind energy stands out in this scenario as one of the most prominent alternative in the generation of electricity, by its numerous advantages. In research works, computer reproduction and experimental behavior of a wind turbine are very suitable tools for the development and study of new technologies and the use of wind potential of a given region. These tools generally are desired to include simulation of mechanical and electrical parameters that directly affect the energy conversion. This work presents the energy conversion process in wind systems for power generation, in order to develop a tool for wind turbine emulation testing experimental, using LabVIEW® software. The purpose of this tool is to emulate the torque developed in an axis wind turbine. The physical setup consists of a three phase induction motor and a permanent magnet synchronous generator, which are evaluated under different wind speed conditions. This tool has the objective to be flexible to other laboratory arrangements, and can be used in other wind power generation structures in real time. A modeling of the wind power system is presented, from the turbine to the electrical generator. A simulation tool is developed using Matlab/Simulink® with the purpose to pre-validate the experiment setup. Finally, the design is implemented in a laboratory setup.