Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This work presents the analysis and implementation of a vector control applied to Doubly-Fed Induction Generators (DFIG) used in grid connected wind turbines. DFIG s are
nowadays the more widely used concept for grid connected wind turbine, especially for rated power above 1 MW. The main reason is the low rotor PWM power converter rating. The present work deals with the controller analysis of the back-to-back converter in the stator flux vector reference frame. This method allows a decoupled control of the active and reactive stator power. The PI controller bandwidth analysis in the DFIG dynamic behavior is presented. Initially, the impact of the bandwidth variation of the closed loop rotor current
controller and the stability including the PLL estimator are investigated. In addition, this work proposes a new synchronization method that automatically synchronizes the induced stator voltage vector with the grid voltage vector without being affected by the position of the rotor. In order to validate the carried out analysis, experimental results are presented using a 5kW DFIG. It is basically composed by: one DFIG, two power converters connected in the rotor-side and in the grid-side, a line filter and the data acquisition and control system (DSP TMS320F2812). Both converters are commercial units and are vector controlled using appropriate interfaces and they are connected back-to-back, sharing the same DC bus. One of them is supplied through a line filter from the power grid and the other one with the output of the generators rotor. The stator of the generator is directly connected to the power grid. All components are extensively described in the work and their functions are discussed. The
control structures for both inverters are presented. / Este trabalho apresenta à análise e implementação do controle vetorial de uma Máquina Assíncrona Trifásica com Rotor em Anéis Duplamente Alimentada (MATRADA)
aplicado a aerogeradores de velocidade variável. Atualmente, o conceito da MATRADA é amplamente utilizado em aerogeradores modernos, principalmente em potências maiores que 1 MW. A principal razão é o custo reduzido do conversor estático duplo do circuito rotórico. Inicialmente, este trabalho trata da analise dos controladores vetoriais do conversor estático duplo, considerando o modelo matemático em coordenadas síncronas orientado no referencial do fluxo estatórico. Nesse referencial, é possível controlar as potências estatóricas de forma independente. No entanto, a posição do fluxo estatórico não pode ser obtida de forma direta. Devido a isso, incluiu-se um estimador para a posição do fluxo estatórico. Com a inclusão desse estimador no modelo matemático, foi investigada a estabilidade do sistema operando em malha fechada. A partir do modelo matemático incluindo o estimador, desenvolveu-se uma metodologia para o projeto dos controladores vetoriais do conversor estático duplo responsável pelo acionamento da MATRADA. Além disso, também é desenvolvida uma metodologia para a partida e sincronização do sistema de geração eólico com a rede elétrica
que independe da velocidade de rotação da turbina. O comportamento dinâmico desse sistema perante distúrbios próximos ao ponto de conexão com a rede elétrica é investigado. Para melhorar a resposta do sistema de geração
durante esses distúrbios, é desenvolvida uma metodologia de controle para o circuito crowbar. Para validar os estudos desenvolvidos ao longo desse trabalho, resultados
experimentais são apresentados utilizando uma plataforma MATRADA de 5 kW. Essa plataforma é composta basicamente por: uma MATRADA, dois conversores estáticos de potência, um filtro de rede e um sistema de aquisição e controle (DSP TMS320F2812). Os conversores utilizados são unidades comerciais e são acionados por interfaces apropriadas. Os
conversores são conectados back-to-back dividindo o mesmo barramento CC. O conversor do lado da rede é conectado a rede elétrica através do filtro L e o outro conversor é conectado diretamente ao rotor da MATRADA. O estator da MATRADA é conectado diretamente na rede elétrica. Todos os componentes e suas principais funções são discutidas no decorrer desse trabalho.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/8491 |
| Date | 28 July 2006 |
| Creators | Costa, Jean Patric da |
| Contributors | Pinheiro, Humberto, Gründling, Hilton Abílio, Rech, Cassiano, Marques, Luis Carlos de Souza, Marques, Jeferson |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 400, 500, 500, 500, 500, 300, 300, 8aab6aac-f16b-4f23-8761-b8462475f027, 1ed78429-f6a8-4918-96fd-f81bf2ceccd2, 4188a74e-402a-499d-80e2-be75ac07774e, 0eff1f5c-63dc-4c86-a76c-a1128768b344, a5714cf1-020f-4bef-ba99-f21198dd873d, 17081880-0f22-4eb2-87af-e57fd4561fc8 |
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