Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Uma alternativa para minimizar os problemas energÃticos utilizando fontes renovÃveis de energia, à a microgeraÃÃo distribuÃda em meios urbanos. Neste ambiente onde os ventos sÃo turbulentos e irregulares, as turbinas eÃlicas de eixo vertical apresentam uma eficiÃncia muito prÃxima Ãs turbinas eÃlicas de eixo horizontal, com a vantagem de possuÃrem baixas vibraÃÃes, por trabalharem com baixas rotaÃÃes. Assim, com o objetivo de explorar esta tecnologia de eixo vertical, este trabalho apresenta um sistema eÃlico de conversÃo de energia utilizando uma turbina de eixo vertical de 1500 watts. Inicialmente à proposta uma topologia composta por dois estÃgios de conversÃo, sendo o primeiro um retificador trifÃsico semicontrolado em alta frequÃncia (RTSCAF) e o segundo estÃgio um conversor Buck convencional, onde todo o controle à feito de forma analÃgica. Buscando melhorias com relaÃÃo ao rendimento e tamanho, à proposta em seguida uma segunda topologia, onde o conversor Buck convencional à substituÃdo por um conversor Buck intercalado sÃncrono, com controle totalmente digital. Para todos os conversores, foram realizadas as anÃlises qualitativa e quantitativa, sendo realizado tambÃm o projeto dos componentes e dos controladores. Ao final sÃo apresentados os resultados de simulaÃÃo onde se verifica uma distorÃÃo harmÃnica total (DHT) na corrente de entrada de aproximadamente 18,5% para ambas as topologias, e observa-se uma diminuiÃÃo de 30% na corrente eficaz que circula no banco de capacitores do barramento cc ao utilizar o conversor Buck intercalado sÃncrono, na segunda topologia. O protÃtipo experimental de 1500 watts da primeira topologia foi testado e apresentou um rendimento de 91% para potÃncia nominal. / 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%.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:5038 |
| Date | 27 January 2012 |
| Creators | Bruno Ricardo de Almeida |
| Contributors | Demercil de Souza Oliveira JÃnior |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia ElÃtrica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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