ALMEIDA, B. R. de. Sistema de controle digital para WECS de eixo vertical. 2012. 154 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-02-23T17:43:35Z
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Previous issue date: 2012-01 / An option to minimize the energetic problems using renewable energy sources is the
distributed micro generation in urban areas. In this kind of environment, where the winds are
not regular ande turbulent, the efficiencies from vertical axis wind turbines are comparable to
those ones from horizontal axis wind turbines, with the additional vantage of producing low
mechanical vibrations at low rotation speeds. Thus, in order to explore this technology, this
work presents a wind energy conversion system using a 1.5 kW vertical axis wind turbine.
Firstly, a two power conversion stages topology is proposed, the first stage is a high
frequency, semi controlled, three phase rectifier and the second stage is a classical Buck
converter, the proposed topology is controlled by an analog control system. Secondly, in order
to achieve size and efficiency improvements, a second topology is proposed, where the classic
Buck converter is substituted by a synchronous, interleaved Buck converter, this second
topology is fully digitally controlled.
For both topologies, qualitative and quantitative analyses have been realized as well as
its control systems have been design.
Finally, simulation results are presented for both topologies, where an 18.5% input
current total harmonic distortion can be verified for both topologies and, a 30% reduction of
rms current trough dc link capacitors is verified for the second topology. A 1.5 kW prototype,
based on the first proposed topology, was built and tested, achieving a full power efficiency of
91%. / Uma alternativa para minimizar os problemas energéticos utilizando fontes renováveis
de energia, é a microgeração distribuída em meios urbanos. Neste ambiente onde os ventos
são turbulentos e irregulares, as turbinas eólicas de eixo vertical apresentam uma eficiência
muito próxima às turbinas eólicas de eixo horizontal, com a vantagem de possuírem baixas
vibrações, por trabalharem com baixas rotações. Assim, com o objetivo de explorar esta
tecnologia de eixo vertical, este trabalho apresenta um sistema eólico de conversão de energia
utilizando uma turbina de eixo vertical de 1500 watts.
Inicialmente é proposta uma topologia composta por dois estágios de conversão, sendo
o primeiro um retificador trifásico semicontrolado em alta frequência (RTSCAF) e o segundo
estágio um conversor Buck convencional, onde todo o controle é feito de forma analógica.
Buscando melhorias com relação ao rendimento e tamanho, é proposta em seguida uma
segunda topologia, onde o conversor Buck convencional é substituído por um conversor Buck
intercalado síncrono, com controle totalmente digital.
Para todos os conversores, foram realizadas as análises qualitativa e quantitativa,
sendo realizado também o projeto dos componentes e dos controladores.
Ao final são apresentados os resultados de simulação onde se verifica uma distorção
harmônica total (DHT) na corrente de entrada de aproximadamente 18,5% para ambas as
topologias, e observa-se uma diminuição de 30% na corrente eficaz que circula no banco de
capacitores do barramento cc ao utilizar o conversor Buck intercalado síncrono, na segunda
topologia. O protótipo experimental de 1500 watts da primeira topologia foi testado e
apresentou um rendimento de 91% para potência nominal.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/2112 |
| Date | 01 1900 |
| Creators | Almeida, Bruno Ricardo de |
| Contributors | Oliveira Júnior, Demercil de Souza |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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