Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / 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 atà meados de 1990 e atualmente, apesar da maioria dos aerogeradores instalados serem de velocidade variÃvel, muitos aerogeradores de velocidade fixa ainda se encontram em funcionamento.
Neste contexto, este trabalho apresenta um estudo sobre a operaÃÃo coordenada de um dispositivo FACTS (Flexible Alternating Current Transmission Systems) com um aerogerador de velocidade fixa, equipado com gerador de induÃÃo gaiola de esquilo. O dispositivo FACTS aplicado baseia-se na estratÃgia de controle do Condicionador Unificado de Qualidade de Energia com topologia invertida (i-UPQC, do inglÃs, Unified Power Quality Conditioner with inverted topology), e consiste de dois conversores estÃticos na configuraÃÃo back-to-back.
Um modelo foi desenvolvido no software PSCAD/EMTDC e quatro cenÃrios diferentes foram simulados e discutidos a fim de validar a teoria apresentada. A partir dos resultados de simulaÃÃo, foi analisado o desempenho do i-UPQC para melhoria da qualidade da tensÃo no Ponto de ConexÃo Comum (PCC), diminuiÃÃo das correntes harmÃnicas drenadas do aerogerador e aumento da capacidade do gerador de induÃÃo de se manter conectado durante um afundamento momentÃneo da tensÃo da rede. O i-UPQC atuou de forma satisfatÃria, pois nÃo permitiu que variaÃÃes 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 harmÃnicas e desbalanÃos presentes na corrente da carga. Demonstrou-se que, em condiÃÃes normais de operaÃÃo, um dos conversores do i-UPQC pode ser especificado para 50\% da potÃncia nominal do aerogerador, o que pode representar uma vantagem do i-UPQC para o caso de uma implementaÃÃo real.
Foi feita uma comparaÃÃo entre duas diferentes configuraÃÃes de conexÃo do i-UPQC com o aerogerador e a rede: ora com o conversor paralelo conectado entre o conversor sÃrie e o ponto de conexÃo comum (PCC), ora conectado entre o aerogerador e o conversor sÃrie. Concluiu-se que a configuraÃÃo com o conversor paralelo conectado ao aerogerador à mais vantajosa, pois a corrente que circula atravÃs do conversor sÃrie à menor que a corrente do estator. Nesta configuraÃÃo, nenhuma corrente referente à potÃncia ativa do aerogerador à injetada no PCC durante um afundamento de tensÃo.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:10747 |
| Date | 18 December 2015 |
| Creators | Juliana Izabel Lara UchÃa |
| Contributors | Francisco KlÃber de AraÃjo Lima, Paulo CÃsar Marques de Carvalho, Herminio Miguel de Oliveira Filho, Fernando Luiz Marcelo Antunes |
| 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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