Modelagem para simulação em regime permanente e dinâmico do DFIG no ATP-EMTP

Abstract

Atualmente, vários países já esboçam propostas iniciais para aliviar a demanda de fontes não renováveis para a produção de energia, e algumas delas diz a respeito às políticas de desenvolvimento de energias renováveis. No Brasil, o Rio Grande do Norte (RN) é o estado líder em produção de energia eólica, com 224 empreendimentos em operação, com capacidade de produzir até 6,8 gigawatts. Além disso, há ainda 63 parques eólicos em construção e 85 já contratados. Esses geradores acoplados a turbinas formam o que se denomina aerogeradores, que transformam a ação mecânica recebida da força dos ventos em energia elétrica para o sistema. O gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) possibilita um controle das potências ativa, reativa e fator de potência da máquina, além disso, é de baixo custo e exige pouca manutenção. O trabalho tem por objetivo analisar matematicamente o DFIG através de modelos que reflitam os mesmos cálculos realizados pelo software ATP-EMTP tanto em regime permanente como em regime dinâmico, conhecendo o comportamento transitório das grandezas elétricas em vários pontos da topologia DFIG e posteriormente comparar os resultados obtidos com os modelos desenvolvidos nas simulações. A dissertação se basear na simulação de uma máquina DFIG em diferentes velocidades de operação em regimes permanente e dinâmico. O trabalho se diferencia pelo controle de potência da máquina através de variação de tensões de saída do rotor, sem auxilio de conversores. Para isso inicialmente foi feita a modelagem considerando alguns parâmetros dos aerogeradores comerciais de velocidade variável, junto com os principais componentes da rede elétrica. Posteriormente realizaram-se simulações computacionais para obter o comportamento do DFIG, e por fim, foi realizada uma análise dos efeitos que produzem cada tipo de operação da máquina, analisando fluxo de potência e o nível de tensão em regime permanente e dinâmico. Para atingir os objetivos, a modelagem do sistema foi simulada nos softwares ATP-EMTP e MATLAB®. Os resultados obtidos pela simulação validaram a modelagem matemática adotada para os casos de regime permanente e dinâmico, comprovando a eficiência do modelo em entregar a potência desejada. Os resultados obtidos nesta dissertação mostraram a funcionalidade do ATP para a simulação de um DFIG, tornando possíveis diversos estudos de melhoria no desempenho do sistema