Integração de turbinas eólicas tipo IV à rede elétrica: Simulação e Análise usando o ATPDraw

Abstract

Neste estudo foram realizadas simulações operando o software ATPDraw com o propósito de analisar uma turbina eólica do tipo IV e a sua integração com à rede. A arquitetura da turbina é composta por uma estrutura dividida em três partes. São elas; o retificador trifásico não controlado, o conversor boost e um inversor trifásico controlado alimentada por uma máquina síncrona. O resultado desse trabalho, acabou gerando alguns gráficos fruto da simulação de um gerador de 2,24 MVA acoplado a uma turbina eólica de tipo IV. Nas correntes trifásicas que serão injetadas na rede elétrica de transmissão, foi constatado que seus valores são compatíveis com os esperados, além das correntes estarem balanceada, e também foi constatado que o ângulos entre as fases é de 120°. As três correntes apresentaram valores elevados logo após o acionamento do aerogerador, e depois de um leve amortecimento em 0,03 segundos, logo após conseguiram se estabilizar em torno de 1 kA. O aerogerador atuou numa frequência de 60 Hz. Em relação à tensão no barramento do retificador, vimos que a curva que a descreve cresce rapidamente nos primeiros 0,3 segundos de simulação, depois de alcançar seu valor máximo, que chegou a 3,5 kV, se estabiliza abaixo de 3 kV. Essa tensão do barramento capacitivo será direcionado para o conversor boost, que vai agir como um elevador de tensão. Esse valor foi atingido após 0,90 segundos de simulação. As potências ativa e reativa que saem do inversor e são fornecidas à rede nos mostram que no princípio da simulação, o gerador está absorvendo potência, atuando próximo do comportamento de um motor, o que se revela pelos valores negativos nos gráficos. Há também uma oscilação nas potências, devido aos harmônicos presentes no circuito. A transição do regime transitório para o permanente ocorre somente depois de 1,25 segundos. O conversor não consegue compensar totalmente a potência reativa da rede, resultando em um fator de potência menor que um. A entregar da potência máxima ocorre 1,0 segundo após o acionamento da turbina, alcançando 1,5 MW.