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Controle de geradores de ímãs permanentes com FEM trapezoidal aplicado em aerogeradores sob condições de afundamento de tensão da rede elétrica: falhas simétricas

This paper proposes a new control system based on Instantaneous Power Theory for a wind turbine coupled to a synchronous generator permanent magnets. Because it is a generator with trapezoidal EMF, the proposed control brings advantages over the usual based on the transformation of Park. A test benc...

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Autor principal: Miranda, Percio Luiz Karam de
Formato: Dissertação
Idioma: Português
Publicado em: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2016
Assuntos:
Conversores de frequência
Energia eólica
Máquinas elétricas síncronas
Redes elétricas
Frequency changers
Wind power
Eletric machinery, Synchronows
Electric networks
Acesso em linha: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1576
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spelling riut-1-15762017-09-29T13:20:27Z Controle de geradores de ímãs permanentes com FEM trapezoidal aplicado em aerogeradores sob condições de afundamento de tensão da rede elétrica: falhas simétricas Miranda, Percio Luiz Karam de Carlson, Renato Voltolini, Helio Conversores de frequência Energia eólica Máquinas elétricas síncronas Redes elétricas Frequency changers Wind power Eletric machinery, Synchronows Electric networks This paper proposes a new control system based on Instantaneous Power Theory for a wind turbine coupled to a synchronous generator permanent magnets. Because it is a generator with trapezoidal EMF, the proposed control brings advantages over the usual based on the transformation of Park. A test bench was set up for the experimental verification. Was used to convert mechanical energy into rotational power, a synchronous permanent magnet machine (PMSM) 3kW. The proposed system consists of two converters of the type of source voltage (Voltage Source Converter) connected on back-to-back topology, are used to connect this generator to the grid, where the shooting of the keys is a vector PWM modulation. Synchronization and control of power flows are based on the pq theory, with resonant compensators on the network side and proportional-integral (PI) on the generator side. In this case, to ensure the stability of the control of the generator current in all its power range, it was determined mathematically as a function of rotor position, the electromotive force of the MSIP. The control of the DC bus voltage is done on the generator side, ensuring the permanence of the connection to the network even when the system is subject to symmetrical voltage sag. The generation system adjusts the amount of power transferred to the network and the rotational speed of the wind turbine, so that it always operates at the point of highest power. Simulation results in Matlab / Simulink environment, and collected in the experimental bench are presented. To drive the generator, built a wind turbine simulator, which reproduces the characteristics of a turbine 3 blades with a radius of 2m. Esta dissertação propõe um novo sistema de controle baseado na Teoria da Potência Instantânea para um aerogerador acoplado a um gerador síncrono de imãs permanentes. Por se tratar de um gerador com força eletromotriz trapezoidal, o controle proposto traz vantagens em relação aos usuais baseados na transformação de Park. Uma bancada de ensaios foi montada para a verificação experimental. Utilizou-se, para converter a energia rotacional mecânica em elétrica, uma máquina síncrona de ímã permanente (MSIP) de 3kW. O sistema proposto é composto por dois conversores do tipo fonte de tensão (Voltage Source Converter), conectados em topologia back-to-back, são utilizados para conectar este gerador à rede elétrica, nos quais o disparo das chaves é por modulação PWM vetorial. A sincronização e o controle dos fluxos de potências são baseados na teoria pq, com compensadores ressonantes no lado da rede e proporcionalintegral (PI) no lado do gerador. Neste caso, para garantir a estabilidade do controle da corrente do gerador em toda a sua faixa de potência, determinou-se matematicamente, em função da posição do rotor, a força eletromotriz do MSIP. O controle da tensão no barramento CC é feito no lado do gerador, garantindo a permanência da conexão com a rede mesmo quando o sistema está sujeito ao afundamento simétrico da tensão. O sistema de geração ajusta o valor da potência transferida à rede e a velocidade de rotação da turbina eólica, de modo que ele opere sempre no ponto de maior potência. São apresentados resultados de simulação em ambiente Matlab/Simulink, e experimentais coletados na bancada. Para impulsionar o gerador, foi construído um simulador de turbina eólica, que reproduz as características de uma turbina de 3 pás com raio de 2m. 2016-02-23T22:25:39Z 2016-02-23T22:25:39Z 2014-05-30 masterThesis MIRANDA, Percio Luiz Karam de. Controle de geradores de ímãs permanentes com FEM trapezoidal aplicado em aerogeradores sob condições de afundamento de tensão da rede elétrica: falhas simétricas. 2014. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2014. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1576 por application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Ponta Grossa Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
institution Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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Miranda, Percio Luiz Karam de
Controle de geradores de ímãs permanentes com FEM trapezoidal aplicado em aerogeradores sob condições de afundamento de tensão da rede elétrica: falhas simétricas
description This paper proposes a new control system based on Instantaneous Power Theory for a wind turbine coupled to a synchronous generator permanent magnets. Because it is a generator with trapezoidal EMF, the proposed control brings advantages over the usual based on the transformation of Park. A test bench was set up for the experimental verification. Was used to convert mechanical energy into rotational power, a synchronous permanent magnet machine (PMSM) 3kW. The proposed system consists of two converters of the type of source voltage (Voltage Source Converter) connected on back-to-back topology, are used to connect this generator to the grid, where the shooting of the keys is a vector PWM modulation. Synchronization and control of power flows are based on the pq theory, with resonant compensators on the network side and proportional-integral (PI) on the generator side. In this case, to ensure the stability of the control of the generator current in all its power range, it was determined mathematically as a function of rotor position, the electromotive force of the MSIP. The control of the DC bus voltage is done on the generator side, ensuring the permanence of the connection to the network even when the system is subject to symmetrical voltage sag. The generation system adjusts the amount of power transferred to the network and the rotational speed of the wind turbine, so that it always operates at the point of highest power. Simulation results in Matlab / Simulink environment, and collected in the experimental bench are presented. To drive the generator, built a wind turbine simulator, which reproduces the characteristics of a turbine 3 blades with a radius of 2m.
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