UCHÕA, J. I. L. I-UPQC para melhoria da qualidade da energia elétrica em aerogeradores de velocidade fixa. 86 f. 2015. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-14T11:46:02Z
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Previous issue date: 2015-12-18 / Fixed speed wind turbines completely dominated the market until the mid-1990s and currently. Although most installed wind turbine are variable speed, many fixed speed wind are still in operation. In this context, this work presents a study concerned to coordinated operation of FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) device with fixed speed wind energy conversion system (WECS) equipped with a squirrel cage induction generator. The applied FACTS device is based on the control strategy of the Unified Conditioner Power Quality with inverted topology (i-UPQC), and consists of two static converters connected in back-to-back topology. A model was developed in the software PSCAD/EMTDC, tested under four different scenarios and discussed in order to validate the presented theory. The i-UPQC performance was analyzed for improving voltage quality in the point of common coupling (PCC), reduction of the harmonic currents drained from the wind turbine, and increasing the induction generator capacity to remain connected during a momentary collapse in the grid voltage. The i-UPQC presented good performance due to its capability to warrant the quality in the PCC voltage in spite of the wind variation and that the voltage sags at the PCC do not change the stator voltages. About the generator current, the i-UPQC has kept the stator current free of harmonic components and the effect of unbalanced loads. Under normal operation it was demonstrated that one of the I-UPQC converters can be sized as 50\% of the generator rated power, which is an advantage for real implementation. A comparison between two ways to connect the I-UPQC to the grid, along with the wind turbine, was made. The series converter connected between the wind turbine and the parallel converter, or between parallel converter and the common connection point (PCC). It was concluded that the shunt converter connected to the generator presents better performance than the series converter due to series converter currents are less than the stator currents. Under this configuration, there is no active power current from the generator injected in the PCC during voltage sags. / Turbinas de velocidade fixa dominaram completamente o mercado até meados de 1990 e atualmente, apesar da maioria dos aerogeradores instalados serem de velocidade variável, muitos aerogeradores de velocidade fixa ainda se encontram em funcionamento. Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo sobre a operação coordenada de um dispositivo FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) com um aerogerador de velocidade fixa, equipado com gerador de indução gaiola de esquilo. O dispositivo FACTS aplicado baseia-se na estratégia de controle do Condicionador Unificado de Qualidade de Energia com topologia invertida (i-UPQC, do inglês, Unified Power Quality Conditioner with inverted topology), e consiste de dois conversores estáticos na configuração back-to-back. Um modelo foi desenvolvido no software PSCAD/EMTDC e quatro cenários diferentes foram simulados e discutidos a fim de validar a teoria apresentada. A partir dos resultados de simulação, foi analisado o desempenho do i-UPQC para melhoria da qualidade da tensão no Ponto de Conexão Comum (PCC), diminuição das correntes harmônicas drenadas do aerogerador e aumento da capacidade do gerador de indução de se manter conectado durante um afundamento momentâneo da tensão da rede. O i-UPQC atuou de forma satisfatória, pois não permitiu que variações na velocidade do vento afetassem a qualidade da tensão fornecida ao PCC, nem que o afundamento da tensão no PCC alterasse a tensão nos terminais do estator. Quando cargas não lineares foram adicionadas no sistema, o i-UPQC manteve a corrente do estator livre das componentes harmônicas e desbalanços presentes na corrente da carga. Demonstrou-se que, em condições normais de operação, um dos conversores do i-UPQC pode ser especificado para 50\% da potência nominal do aerogerador, o que pode representar uma vantagem do i-UPQC para o caso de uma implementação real. Foi feita uma comparação entre duas diferentes configurações de conexão do i-UPQC com o aerogerador e a rede: ora com o conversor paralelo conectado entre o conversor série e o ponto de conexão comum (PCC), ora conectado entre o aerogerador e o conversor série. Concluiu-se que a configuração com o conversor paralelo conectado ao aerogerador é mais vantajosa, pois a corrente que circula através do conversor série é menor que a corrente do estator. Nesta configuração, nenhuma corrente referente à potência ativa do aerogerador é injetada no PCC durante um afundamento de tensão.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/15525 |
| Date | 18 December 2015 |
| Creators | Uchôa, Juliana Izabel Lara |
| Contributors | Lima, Francisco Kleber de Araújo |
| 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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