This work deals with an unconventional wind energy conversion system, in which the wind turbine has rotating cylinders rather than traditional blades. These cylinders can be driven by a brushless DC motor. The turbine operates on the physical principle called Magnus Effect. It presents the mathematical modeling of Magnus turbine and based on this modeling were carried out simulations in PSIM® software. It was implemented and was tested MPPT algorithms type HCC (Hill Climbing Control) for DC brushless motor control for operating the cylinders and hence the power generated by the Magnus turbine. Prototypes of Magnus effect wind system (turbine, generator PMSG, AC / DC converter, DC / DC converter) were built to perform wind tunnel experiments comparing the experimental results with simulated results. We sought to optimize the extraction of wind energy through concepts and innovative solutions in the construction of the turbine, brushless DC servo for rotating cylinders, implementing MPPT algorithms to control the rotation of the cylinder and the static converter. Three turbine concepts are presented and three prototypes were built. Loose cylinders were tested in the wind tunnel and it was measured the lift and drag forces. The "Prototype 3" is 3 m in diameter with two cylinders of 150 mm diameter showed the best experimental results, but still generated mechanical power did not provide an effective net power. / O presente trabalho trata de um sistema eólico não convencional, cuja turbina eólica possui cilindros girantes no lugar das pás tradicionais. Estes cilindros podem ser acionados por um motor brushless CC (sem escovas). O princípio físico de funcionamento desta turbina baseia-se no que se denomina de “Efeito Magnus”. Apresenta-se a modelagem matemática da turbina Magnus e com base nesta modelagem realizam-se simulações no software PSIM®. Programa-se e testa-se algoritmos de rastreamento da máxima potência líquida MPPT (Maximum Power Point Tracking), do tipo HCC (Hill Climbing Control) no controle do motor brushless CC de acionamento dos cilindros e, consequentemente, da potência gerada pela turbina Magnus. Protótipos de sistema eólico de efeito Magnus (turbina, gerador PMSG, conversores CA/CC, CC/CC) foram construídos para realizar experimentos em túnel de vento, possibilitando comparações dos resultados experimentais com os resultados simulados. Busca-se otimizar a extração da energia dos ventos, através de concepções e soluções inovadoras na construção da turbina, servo acionamento CC brushless para os cilindros girantes, implementação de algoritmos MPPT no controle da rotação dos cilindros e do conversor estático. Três concepções da turbina Magnus são apresentadas e três protótipos construídos. Ensaios de cilindros girantes avulsos com variações nos diâmetros e nas espirais sobrepostas são realizados em túnel de vento com colméias e medem-se as forças de sustentação e de arrasto. O “Protótipo 3” de 3 m de diâmetro com dois cilindros lisos de 150 mm de diâmetro apresentou os melhores resultados experimentais, mas ainda a potência mecânica gerada não proporcionou uma potência líquida efetiva.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/12032 |
| Date | 26 August 2016 |
| Creators | Jinbo, Maro |
| Contributors | Cardoso Junior, Ghendy, Farret, Felix Alberto, De Paris, Aleir Antonio Fontana, Pinheiro, Humberto, Pinho, João Tavares, Trapp, Jordan Gustavo |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, Brasil, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 600, 600, eed4f55e-1a74-47ce-afc0-4daa8655d8a3, 50be72d5-f34b-471e-b0e5-fa40e300413e, 7f19c48e-5690-4e15-a175-4306f884b4b8, 03b1fdba-e9fb-474a-baa6-f4f6445d356e, f19e5179-713f-484c-97b3-fbd5a2eeb941, 547d1890-4876-490d-a209-a4f8bdfbfc6a, 86be7f25-b2a8-4a52-a7e6-18e552644d01 |
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