Alternativas de Topologias Retificadoras para Aerogeradores Síncronos a Ímã Permanente de Baixa Potência

Nome: Tiara Rodrigues Smarssaro de Freitas
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 11/12/2015
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Domingos Sávio Lyrio Simonetti Orientador
Paulo Jose Mello Menegaz Co-orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Domingos Sávio Lyrio Simonetti Orientador
Fernando Luiz Marcelo Antunes Examinador Externo
Jussara Farias Fardin Examinador Interno
Lucas Frizera Encarnação Examinador Interno
Paulo Jose Mello Menegaz Coorientador
Wilson Aragão Correia Pinto Filho Examinador Interno

Resumo: Apresentam-se duas topologias retificadoras controladas, aplicadas em aerogeradores síncronos a ímã permanente, de baixa potência. Para sistemas de baixa potência, ou sistemas de operação isolada (stand-alone), onde a energia proveniente da geração eólioelétrica é parte significante da energia total do sistema, os geradores e os conversores têm o papel de manter a tensão e a frequência da rede constantes, apesar das oscilações de potência na turbina eólica. Em geradores síncronos a ímã permanente (GSIP) com velocidade variável, a solução preferencial tem sido a conversão em duas etapas: CA-CC-CA. Diversas topologias de conversores têm sido exploradas, porém, o que se tem observado, é que essa conversão dispõe de muitos elementos controlados na conversão CA-CC, a maioria a seis chaves, dificultando e encarecendo o seu controle. Cada nova topologia apresenta novos aspectos, sempre buscando um conversor que melhor se adapte ao sistema e influenciando minimamente possível a qualidade da potência de geração. As topologias apresentadas pela literatura são eficientes para as potências maiores, mas quando se trata de sistemas com potências menores, conversores mais simples (com uma ou três chaves controladas) podem atender ao objetivo de retificação com um custo menor, e sem que a qualidade da conversão seja reduzida. A contribuição desta tese de doutorado é o desenvolvimento de uma nova topologia retificadora SEPIC, a três chaves controladas, e a análise e a aplicação de uma topologia Buck-ressonante, a uma chave controlada, para aerogeradores. São soluções retificadoras mais simples, aplicadas à geração eólioelétrica de baixa potência com gerador síncrono de ímãs permanentes, oferecendo simplicidade e facilidade de controle. Apresentam-se o projeto dos conversores, as equações que os definem, os resultados de simulação e os resultados experimentais. Verificou-se que ambas as soluções conseguem operar com alto fator de potência e conteúdo harmônico reduzido empregando um único sinal de comando, em ampla faixa de velocidade do vento e sem laço de controle da corrente do gerador.

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