Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de conversÃo de energia eÃlica (WECS - Wind Energy Conversion System) com gerador sÃncrono de imà permanente (PMSG - Permanent Magnet Synchronous Generator) operando com velocidade variÃvel.
O circuito de processamento de energia à dividido em dois estÃgios. No estÃgio AC-DC, uma topologia boost bridgeless trifÃsica unidirecional absorve a energia fornecida pelo gerador e injeta no link DC. Neste conversor, a tÃcnica de autocontrole permite a extraÃÃo de corrente com baixa taxa de distorÃÃo harmÃnica (THD â Total Harmonic Distortion) e alto fator de potÃncia. AlÃm disso, um algoritmo de rastreamento do mÃximo ponto de potÃncia (MPPT - Maximum Power Point Tracking) determina a velocidade de rotaÃÃo do gerador que irà garantir o ponto adequado de operaÃÃo. Este modo de operaÃÃo à mantido enquanto a potÃncia disponÃvel for menor que a potÃncia nominal do conversor. Caso contrÃrio, o algoritmo de MPPT à desabilitado e uma malha de controle de potÃncia mecÃnica garante a condiÃÃo nominal de potÃncia. No estÃgio de conversÃo DC-AC, um inversor trifÃsico ponte completa, cujo controle à baseado na teoria das potÃncias instantÃneas, provà energia à rede elÃtrica cumprindo com as exigÃncias normativas.
Uma anÃlise teÃrica completa à apresentada assim como os resultados de simulaÃÃo considerando o protÃtipo com a potÃncia nominal de 6 kW equivalente a turbina eÃlica utilizada. Resultados experimentais satisfatÃrios sÃo apresentados para uma potÃncia de 3 kW: o rendimento do sistema completo à superior a 90%; a corrente que circula no gerador apresenta THD de aproximadamente 2,6% e fator de potÃncia de 0,942; e a corrente injetada na rede elÃtrica possui THD de 1,639% e fator de potÃncia de 0,994. / This master thesis presents the development of a Wind Energy Conversion System (WECS) with Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) operating at variable speed. The energy processing circuit is divided into two stages. In the AC-DC stage, an unidirectional three-phase bridgeless boost topology absorbs the energy supplied by the generator and injects it into the DC link. In this converter, the self-control technique allows the current extraction with low THD and high power factor. Furthermore, a - Maximum Power Point Tracking (MPPT) determines the rotational speed of the generator that will ensure the proper operating point. This mode of operation is maintained while the available power remains lower than the converter rated power. Otherwise, the MPPT algorithm is disabled and a mechanical power control loop ensures the rated power condition. On the DC-AC conversion stage, a three-phase full-bridge inverter, whose control is based on the theory of instantaneous power, provides energy to the grid complying with regulatory requirements. A complete theoretical analysis is presented as well as the simulation results considering the prototype with a rated power of 6 kW equivalent of wind turbine used. Satisfactory experimental results are shown to an output of 3 kW: the efficiency of the total system is above 90%; the current through the generator has a THD of about 2.6% with a power factor of 0.942; moreover, the current injected into the grid has a THD of about 1.639% and a power factor of 0.994.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:10975 |
| Date | 26 February 2016 |
| Creators | JÃssica Santos GuimarÃes |
| Contributors | Demercil de Souza Oliveira JÃnior, Paulo Alexandre Costa Rocha, Paulo Peixoto PraÃa, Tobias Rafael Fernandes Neto, Domenico Sgro |
| 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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