Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias
The insertion and expansion of distributed generation bring about intrinsic challenges, especially concerning to the reliability and operation of the electric power system, which results in a paradigm shift imposed on power distribution systems. Among the challenges and opportunities associated t...
| Autor principal: | Dranka, Géremi Gilson |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2015
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1091 |
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riut-1-10912016-02-02T17:28:37Z Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias Dranka, Géremi Gilson Oliveira, Ricardo Vasques de Geração distribuída de energia elétrica Energia - Fontes alternativas Energia eólica Sistemas de energia elétrica Baterias elétricas Distributed generation of electric power Renewable energy sources Wind power Electric power systems Electric batteries The insertion and expansion of distributed generation bring about intrinsic challenges, especially concerning to the reliability and operation of the electric power system, which results in a paradigm shift imposed on power distribution systems. Among the challenges and opportunities associated to distributed generation, the islanded operation of distribution systems and microgrids has grown considerably. In this context, this paper proposes operational and control strategies to properly allow the operation of a wind generation system. The proposed control is based on a supplementary control loop, added to the speed control loop of the wind turbine. The proposed control loop consists of a paradigm shift to control the DC-link voltage, since in traditional systems the DC-link voltage is usually controlled only by the BESS. The proposed supplementary control loop reduces the number and duration of the BESS actuations. Furthermore, the proposed strategy can contribute to enhance the reliability and the life cycle of the energy storage device. This work also proposes a new methodology for minimum sizing of battery energy storage systems to allow the islanded operation of wind power systems. The methodology considers a maximum load step to be supplied by the system. Finally, the proposed control and operational strategies with the BESS are evaluated and validated throughout mathematical analysis and simulation in the time domain using the proposed system. The proposed control strategy was effective in regulating the DC-link voltage, allowing the islanded operation of a wind power system based on synchronous generator with full-size power converters. A inserção e a expansão da geração distribuída (GD) trazem desafios intrínsecos relacionados, sobretudo, a confiabilidade e operação do sistema elétrico de potência (SEP), o que resulta em uma mudança de paradigma imposta aos sistemas de distribuição de energia. Dentre os desafios e oportunidades associados à geração distribuída, destaca-se a operação ilhada dos sistemas de distribuição e microrredes. Nesse contexto, esse trabalho propõe estratégias operacionais e de controle para viabilizar a operação de sistema eólicos. O controle proposto baseia-se em uma malha de controle suplementar, adicionada à malha de controle de velocidade da unidade eólica. A malha de controle proposta consiste em uma quebra de paradigma para o controle da tensão no barramento CC, pois nos sistemas tradicionais essa tensão é normalmente controlada apenas pelo banco de baterias. Através do controle suplementar proposto, torna-se possível reduzir o número e a duração de atuações do banco de baterias, aumentando sua vida útil. Propõe-se ainda, como contribuição, uma metodologia para o dimensionamento mínimo do sistema de armazenamento de energia baseado em banco de baterias para permitir a operação ilhada autônoma de sistemas eólicos. Esse dimensionamento considera um degrau de carga máximo que deverá ser atendido pelo sistema. Por fim, as estratégias operacionais e de controle propostas em conjunto com o sistema de armazenamento de energia são avaliadas e validadas por meio de análises matemáticas e simulações no domínio do tempo utilizando o sistema proposto. Os resultados obtidos demonstraram que o controle proposto permitiu a operação autônoma de um sistema eólico baseado em gerador síncrono com conversor estático completo. 2015-04-21T21:15:55Z 2015-04-21T21:15:55Z 2014-12-12 masterThesis DRANKA, Géremi Gilson. Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias. 2014. 193 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2014. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1091 por application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pato Branco Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
| institution |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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RIUT |
| language |
Português |
| topic |
Geração distribuída de energia elétrica Energia - Fontes alternativas Energia eólica Sistemas de energia elétrica Baterias elétricas Distributed generation of electric power Renewable energy sources Wind power Electric power systems Electric batteries |
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Geração distribuída de energia elétrica Energia - Fontes alternativas Energia eólica Sistemas de energia elétrica Baterias elétricas Distributed generation of electric power Renewable energy sources Wind power Electric power systems Electric batteries Dranka, Géremi Gilson Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias |
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The insertion and expansion of distributed generation bring about intrinsic
challenges, especially concerning to the reliability and operation of the electric power
system, which results in a paradigm shift imposed on power distribution systems.
Among the challenges and opportunities associated to distributed generation, the
islanded operation of distribution systems and microgrids has grown considerably. In
this context, this paper proposes operational and control strategies to properly allow
the operation of a wind generation system. The proposed control is based on a
supplementary control loop, added to the speed control loop of the wind turbine. The
proposed control loop consists of a paradigm shift to control the DC-link voltage,
since in traditional systems the DC-link voltage is usually controlled only by the
BESS. The proposed supplementary control loop reduces the number and duration
of the BESS actuations. Furthermore, the proposed strategy can contribute to
enhance the reliability and the life cycle of the energy storage device. This work also
proposes a new methodology for minimum sizing of battery energy storage systems
to allow the islanded operation of wind power systems. The methodology considers a
maximum load step to be supplied by the system. Finally, the proposed control and
operational strategies with the BESS are evaluated and validated throughout
mathematical analysis and simulation in the time domain using the proposed system.
The proposed control strategy was effective in regulating the DC-link voltage,
allowing the islanded operation of a wind power system based on synchronous
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Dranka, Géremi Gilson |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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2015 |
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DRANKA, Géremi Gilson. Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias. 2014. 193 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2014. |
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