Comportamento de Aerogeradores a Velocidade Variável Frente a

Comportamento de Aerogeradores a Velocidade
Variável Frente a Afundamentos de Tensão
Manoel C. L. Ramos e Victor F. Mendes
Universidade Federal de Minas Gerais Belo Horizonte - Brasil
Selênio R. Silva
Universidade Federal de Minas Gerais Belo Horizonte - Brasil
expandido consideravelmente nos últimos dez anos, como
ilustra a Figura 1.
Capacidade Instalada Acumulada no Mundo
200
160
O conhecimento e a pesquisa de fontes alternativas de
energia veem ganhando cada vez mais espaço no cenário
mundial. O crescimento dos preços e dos danos ambientais
causados por combustíveis fósseis são os grandes motivadores para o desenvolvimento de pesquisas em produção de
energia elétrica mais limpa e renovável, tal como é o caso da
energia eólica. O desafio destas tecnologias encontra-se hoje
na otimização de seus projetos em razão da susceptibilidade
de tais usinas a distúrbios transitórios ocorridos na rede
elétrica (capacidade de ride-through), os quais podem até
mesmo provocar o desligamento temporário das usinas. Atualmente, em alguns países, já é exigido que os aerogeradores
sejam mantidos em operação durante e após faltas, com o
objetivo de manter a regulação de tensão e freqüência e o
controle de fornecimento de ativos e reativos durante a falta
[1].
A capacidade instalada de usinas eólicas tem evoluído
consideravelmente nos últimos anos. A opção por esta forma
de energia está relacionada a queda nos custos de geração,
aumento da potência dos aerogeradores e principalmente ao
apelo ambiental. A produção de energia elétrica através da
energia cinética dos ventos está se aproximando das formas
convencionais de produção de energia elétrica, uma vez
que as turbinas modernas teem melhorado em eficiência
e confiabilidade. Quando é analisado o cenário mundial
observa-se que a capacidade instalada das usinas eólicas tem
Previsto
140
120
100
80
60
40
20
0
I. I NTRODUÇÃO
Previsto
180
Potência (GW)
Resumo— O crescimento rápido de parques geradores eólicos
em todo mundo tem estimulado estudos do comportamento
dinâmico destas centrais e a sua interação com o sistema
elétrico. Neste contexto este trabalho trata do comportamento
de três tecnologias de turbinas eólicas, atualmente comercializadas, frente a afundamentos momentâneos de tensão
equilibrados e desequilibrados. Foi modelado a tecnologia de
aerogerador com máquina síncrona similar ao comercializado
pela Enercon. O objetivo foi o estudo comparativo desta
tecnologia com dois modelos de aerogeradores já existentes:
o primeiro com gerador síncrono com conversores plenos
(GSINC) e o outro formado por um gerador de indução
duplamente alimentado (DFIG).
Palavras-Chave— Afundamentos Momentâneos de Tensão,
Aerogeradores, Suportabilidade, Modelos Dinânucis, Enercon.
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Tempo (Anos)
Fig. 1. Evolução da Capacidade Instalada de Usinas Eólicas no Mundo
(Fonte: WWEA, 2009)
Segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica [3], a
capacidade instalada no Brasil em fevereiro de 2009 é de
405 MW, de um potencial estimado de 143.000 MW em
todo o país. As principais instalações eólicas de grande porte
estão localizadas nos estados do Rio Grande do Sul, Ceará,
Rio Grande do Norte e Paraíba.
A integração de turbinas eólicas ou parques geradores
ligadas à rede elétrica é tema recorrente em muitos trabalhos
da literatura técnica. Alguns trabalhos estudam o desenvolvimento de modelos dinâmicos computacionais das diversas
tecnologias existentes e buscam avaliar o comportamento
dinâmico e as soluções para melhorar a suportabilidade do
sistema [4], [5], [6]. Outros trabalhos tratam as interações
de usinas eólicas com o sistema elétrico [7], [8]. Em [9]
é feita uma comparação entre os modelos de aerogeradores
utilizados do ponto de vista do operador do sistema elétrico
da Irlanda, indicando suas validades e falhas, contendo
informações importantes para a construção de simulações
computacionais.
O objetivo deste trabalho é o estudo comparativo do
comportamento dinâmico (frente a Afundamentos Momentâneos de Tensão-AMT’s) de três tecnologias de aerogeradores atualmente comercializadas. Os estudos realizados
compreendem a análise de sensibilidade dos aerogeradores
devido a AMT’s de acordo com os índices estabelecidos
pela norma IEC 61400-21 [10], tendo como foco avaliar
a capacidade de uma usina eólica em continuar operando
mesmo após faltas na rede elétrica (capacidade de ridethrough). O trabalho contempla também o desenvolvimento
do modelo de aerogerador similar ao comercializado pela
empresa alemã Enercon, dando continuidade aos projetos
desenvolvidos pela equipe do Laboratório de Conversão e
Controle da Energia (LCCE/DEE/UFMG), que no estágio
atual possui modelos para aerogeradores com gerador de
indução duplamente alimentado (DFIG) e gerador síncrono
com conversores plenos (GSINC), implementados em uma
plataforma amigável, desenvolvida em ambiente MatlabSimulink [9], [11].
II. T ECNOLOGIAS
Para a produção de energia elétrica através dos aerogeradores são utilizados dois tipos de máquinas elétricas:
as síncronas e as assíncronas. Os geradores assíncronos,
quando de indução em gaiola de esquilo, são utilizados
para aplicações em velocidade constante, enquanto que os
geradores de indução com rotor bobinado e os síncronos
são, geralmente, utilizados em aplicações com velocidade
variável. Neste trabalho serão avaliados apenas tecnologias
que operam a velocidade variável, posto que são mais comercializados. As principais características de cada uma delas
serão apresentadas nos ítens subseqüentes.
um retificador controlado, convertendo a energia gerada a
freqüência variável em corrente contínua para o barramento
CC intermediário. Os pulsos fornecidos aos conversores são
provenientes de comandos PWM independentes.
B. Gerador Síncrono com Retificador a Diodos
A segunda tecnologia de aerogerador estudada também é
constituída de um gerador síncrono tendo no estágio de retificação um retificador a diodos. Sendo bastante difundido em
todo o mundo, o aerogerador fabricado pela empresa alemã
Enercon caracteriza-se por apresentar geradores síncronos
hexafásicos com excitação elétrica por bobina de campo, uma
ponte retificadora a diodos, um chopper elevador de tensão,
barramento CC regulado e um conversor PWM conectado
à rede elétrica. Esta tecnologia encontra-se até a potência
nominal de 2,0 MW, sendo que um protótipo de 4,5 MW de
potência nominal encontra-se em fase de testes na Alemanha.
Fig. 3.
Gerador Síncrono Similar ao da Enercon
A. Gerador Síncrono com Conversores PWM
A utilização de geradores síncronos na implementação de
usinas que operam a velocidade variável surge atualmente
no mercado como uma alternativa bastante atrativa para
eliminação da caixa de transmissão mecânica. Conectadas
à rede por meio de conversores de freqüência, estas usinas podem operar em baixa velocidade rotacional graças
a grande quantidade de pólos magnéticos de seu gerador.
A configuração da tecnologia implementada, ilustrada na
Figura 2, consiste de um gerador síncrono com excitação
independente de campo, com os conversores de freqüência
PWM em operação retificadora e inversora.
Fig. 2.
C. Gerador de Indução Duplamente Alimentado
O gerador de indução duplamente alimentado (DFIG) é
uma das tecnologias mais competitivas para aerogeradores
que operam a velocidade variável. Esta tecnologia é composta de uma máquina de indução com rotor bobinado, com
alimentação através de anéis deslizantes onde o estator está
solidamente ligado à rede através do transformador, enquanto
o circuito de rotor é alimentado por um conversor CA/CC/CA
construído por duas pontes conversoras trifásicas PWM e
conectadas ente si através de um circuito intermediário em
corrente continua (barramento CC) [12], como ilustra a
Figura 4.
Gerador Síncrono com Conversores PWM
O conversor do lado da rede promove o controle da
tensão no barramento CC através da injeção de corrente
na rede funcionando como um inversor. Ele tem a função
de converter a energia elétrica gerada a freqüência fixa
do sistema elétrico. Já o conversor do lado do gerador
controla a potência convertida da turbina, funcionando como
Fig. 4. Aerogeradores a Velocidade Variável Utilizando Gerador de Indução
Duplamente Alimentado
Essa configuração possibilita que o gerador de indução
de dupla alimentação trabalhe variando a velocidade dentro
dos limites de operação impostos pela turbina eólica, isto
é, em rotação subsíncrona e supersíncrona. Essa tecnologia
permite fornecer energia para a rede, com máquina trabalhando abaixo, acima e, inclusive, na velocidade síncrona
[13]. Uma estratégia de controle vetorial é adotada para a
realização do controle de injeção/consumo de potência pelo
rotor, gerando pulsos PWM independes para os IGBT’s. O
conversor do lado da rede controla a tensão no barramento
CC e a potência reativa do rotor. O conversor do lado do
rotor controla a potência ativa do rotor e a potência reativa do
estator, utilizando uma estratégia de orientação das grandezas
segundo o fluxo de estator, garantindo um desacoplamento
quase ideal entre os canais de controle de potência ativa e
reativa.
A Figura 6 ilustra as malhas de controle tanto do inversor
como do boost.
A referência de potência ativa (Ptref ) é dada pela potência
mecânica da turbina que é definida pela relação entre a
velocidade do vento (v) e a velocidade mecânica do gerador
eólico (ω), quando a turbina opera com relação de velocidades ótima (λo ) e, portanto, com coeficiente de potência
máximo (Cpmax ). A equação subseqüente mostra expressão
para a potência de referência, onde ρ é a densidade do ar
[15].
Ptref =
III. M ODELAGEM
1
ω3
· ρ · π · Cpmax · R5 · 3
2
λo
(1)
A tecnologia de aerogerador da empresa alemã Enercon
é composta de um gerador síncrono hexafásico com excitação de campo e sem caixa de transmissão (gearless). O
diagrama completo do modelo utilizado para esta tecnologia
de aerogerador é apresentado na Figura 5.
Fig. 6.
Esquema das Malhas de Controle
IV. R ESULTADOS
Fig. 5.
Modelo Similar ao Comercializado pela Empresa Enercon
Como o software Matlab/Simulink não apresenta uma
máquina síncrona hexafásica foi utilizado uma estratégia
para simular essa característica como foi feito em [14]. A
solução proposta parte de uma máquina síncrona trifásica em
conjunto com dois transformadores ideais, sendo um deles
na configuração Y ∆ e um segundo na configuração Y Y .
O resultado desse arranjo será um conjunto de três fases
com a mesma defasagem do gerador síncrono trifásico e um
outro conjunto de três fases defasadas de 30◦ do primeiro,
emulando um sistema hexafásico. O conversor do lado da
máquina é um retificador a diodos de doze pulsos enquanto
que o conversor do lado do rede apresenta uma comutação
forçada funcionando como um inversor a IGBT’s. Entre eles
existe um conversor elevador de tensão (boost) com a função
de regular a tensão no barramento CC.
A configuração do controle adotado para o inversor consiste basicamente de uma malha de corrente rápida que regula
as correntes alternadas orientadas pelas correntes de eixo
direto e em quadratura. Em uma malha mais externa são
controladas as potências ativa e reativa. Já o controle do
conversor boost possui uma malha de corrente interna, mais
rápida, ajustada por uma malha de tensão, que tem como
referência um valor de tensão desejado na saída do conversor.
Os resultados das simulações serão abordados de duas
maneiras. Em um primeiro momento serão apresentados
os oscilogramas temporais ilustrando o comportamento das
principais grandezas do aerogerador durante um AMT
trifásico para 20% da tensão nominal e duração de 200 ms. A
segunda parte dos resultados uma análise dos valores críticos
das correntes no secundário da usina é feita de acordo com
a variação da duração e da amplitude do afundamento de
tensão. Para o modelo Enercon serão apresentados também
os máximos de tensão observados no barramento de corrente
contínua.
A. Oscilogramas Temporais
Durante o AMT a elevação das correntes no secundário da
usina acontece para garantir o fluxo de potência ativa para
a rede, porém elas ficam limitadas as malhas de controle de
corrente do conversor do lado da rede, ajustadas para uma
corrente máxima de 1.5 pu em todos os modelos simulados.
Este comportamento pode ser observado nas três tecnologias
estudas, como ilustram as Figuras 7, 8 e 9. A diferença de
uma para outra está na amplitude das correntes e também no
transitório de recuperação do AMT. Nota-se que o modelo
Enercon apresentou correntes menores durante o distúrbio
em relação aos modelos GSINC e DFIG.
No aerogerador com gerador síncrono com conversores
PWM e no gerador com dupla alimentação o transitório
Tensões RMS no secundário do trafo (pu)
Tensões de secundário da usina (pu rms)
2
2
1
1
0
0
Correntes no secundário da usina (pu rms)
2
Correntes RMS no secundário do trafo (pu)
5
1
0
0
Tensão da barra CC e referencia (V)
Correntes RMS no estator (pu)
5
1.2
1
0
Potências Ativa no PCC
0
Correntes RMS no rotor (pu)
5
−0.5
−1
0
Velocidade do Gerador (pu)
1.1
1
0.9
Tensão no Barramento CC (pu)
1.2
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
Tempo (s)
1
1.2
1.4
1.6
0.8
0.6
Fig. 7. Grandezas Temporais do Gerador no Secundário para um Afundamento 3φ (GSINC)
0
0.5
1
Tempo (s)
1.5
2
Fig. 9. Correntes e Tensões no Secundário do Trafo e as Correntes no
Rotor e Estator sob Afundamento 3φ (DFIG)
Tensões no secundário da usina (pu rms)
2
Velocidade Mecânica do Gerador (pu)
1
1
0
Correntes no secundário da usina (pu rms)
0.8
2
1
Potência Ativa na rede (pu)
0
−0.5
0
−1
Tensão no barramento DC (Saída do Boost) (V)
1.5
0
0.5
1
1.5
2
1
Fig. 10. Velocidade do Gerador e Potência Ativa no PCC sob Afundamento
3φ (DFIG)
0.5
Potência Ativa no PCC (pu)
0
−0.5
−1
Velocidade do Gerador (pu)
1
0.5
0
0.2
0.4
0.6
0.8
Tempo (s)
1
1.2
1.4
1.6
Fig. 8. Grandezas Temporais do Gerador no Secundário para um Afundamento 3φ (Enercon)
no reestabelecimento da tensão foi maior, fruto do atraso
na recuperação da tensão no barramento CC. No DFIG a
não acomodação das correntes rotóricas também provoca
correntes elevadas no secudário da máquina como é possível
observar na Figura 9. Quando o AMT é estabelecido, o
conversor tenta mandar potência nominal, porém como as
correntes estão limitadas as malhas de controle de corrente
uma menor potência flui para o sistema como ilustram as
Figuras 7, 8 e 10. No DFIG, devido à súbita queda de tensão
as correntes de estator passam a possuir componentes CC,
Figura 9. Já no lado do rotor essas correntes aparecem como
CA, superpondo as correntes injetadas pelo conversor que
tem o estado estacionário muito mais lento. Além disso a
perda de magnetização pelo circuito do estator tenderá a
ser compensada através do circuito de rotor, ocasionando
um crescimento nas correntes até o limite de corrente do
conversor.
O resultado na rede é a soma dessas duas correntes
e combinação dos seus efeitos. O aumento das correntes
rotóricas, Figura 9, provoca uma elevação no barramento CC.
Para que a tensão não atinja valores proibitivos um resistor
de frenagem também é utilizado para limitar o valor da
tensão tanto no DFIG como no GSINC. A energia excedente
provocada pelo desbalanceamento da potência mecânica e
gerada é dissipada neste equipamento evitando que alterações
expressivas na velocidade desses dois tipos de aerogeradores,
Figuras 7 e 10. No caso do modelo desenvolvido neste
trabalho o controle da tensão no barramento CC é feito
apenas pelo conversor elevador de tensão, o controle do
boost mantém a tensão oscilando em torno da referência,
mas não é capaz de evitar que a diferença entre as potências
seja armazenada em forma de energia rotacional do rotor
provocando um aumento da velocidade do gerador, como
ilustra a Figura 8.
B. Análise
Para visualizar melhor o comportamento dos aerogeradores durante os AMT’s foi realizada uma série de simulações
e testes. Cada uma das tecnologias foi submetida aos três
tipos de falta, na qual para cada uma delas a amplitude do
afundamento variou de 90 % da tensão para 20 % da tensão
com intervalos de 10 %. Além disso variou-se também a
duração do afundamento de 0,2 s até 0,5 s com intervalos
TENSÃO NO BARRAMENTO CC
Afundamento Trifásico
CORRENTES INSTANTÂNEAS NA SAÍDA DO INVERSOR
Afundamento Trifásico
1.4
Tensão Máxima no Barramento (pu)
2
Corrente Máxima (pu)
1.9
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
0.45
1.1
0.45
90
0.4
80
80
70
0.35
60
0.3
0.2
Duração do Afundamento (s)
50
40
0.25
30
20
60
0.3
50
40
0.25
0.2
Duração do Afundamento (s)
Afundamento (%)
(a) Correntes no Secundário
30
20
Afundamento (%)
(b) Tensão no Barramento CC
Fig. 12.
Correntes no Secundário e Tensão no Barramento CC no
Afundamento 3φ (Enercon)
minados de amplitude e duração de afundamentos.
CORRENTES INSTANTÂNEAS NA SAÍDA DO INVERSOR
Afundamento Bifásico
CORRENTES INSTANTÂNEAS NA SAIÍDA DO INVERSOR
Afundamento Trifásico
1.85
2
1.8
1.9
Corrente Máxima (pu)
1.75
1.7
1.65
1.6
1.55
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
0.5
0.5
0.45
0.45
90
0.4
80
0.2
50
40
0.25
30
20
60
0.3
50
40
0.25
Duração do Afundamento (s)
70
0.35
60
0.3
90
0.4
80
70
0.35
0.2
Duração do Afundamento (s)
Afundamento (%)
30
20
Afundamento (%)
1.15
1.5
1.45
1.4
1.35
1.3
1.25
(a) Afundamento 2φ
1.13
1.12
1.11
Fig. 13.
1.1
0.45
90
0.4
80
70
0.35
60
0.3
1.08
Duração do Afundamento (s)
0.45
90
0.4
80
0.2
60
0.3
50
40
0.25
30
20
70
0.35
50
40
0.25
Afundamento (%)
(a) Correntes no Secundário
Correntes no Secundário (GSINC)
1.09
1.07
0.5
0.5
(b) Afundamento 3φ
Duração do Afundamento (s)
0.2
30
20
Afundamento (%)
(b) Tensão no Barramento CC
Fig. 11.
Correntes no Secundário e Tensão no Barramento CC no
Afundamento 2φ (Enercon)
Nestas figuras é possível perceber que os valores de tensão
e corrente variam muito pouco com a duração do afundamento, o que não acontece para na falta trifásica ilustrada
na Figura 12. Os gráficos apresentados para o afundamento
simétrico apresentam o comportamento esperado para as
variáveis em análise, ou seja quanto menor a tensão e
maior a duração do afundamento mais críticos devem ser
os resultados para a tensão e também para a corrente, Figura
12. Neste caso, tanto as correntes instantâneas no secundário
da usina quando a tensão no barramento CC atingem valores
proibitivos. A corrente no secundário chega a quase 2 pu,
Figura 12-(a), enquanto que a tensão na saída do boost
chega a atingir mais de 30% de sobretensão, como ilustra
a Figura 12-(b). Neste caso uma solução de ride-through
que poderia ser implementada é o chopper de frenagem,
já utilizando na tecnologia com motor de indução duplamente excitado (DFIG) e também na tecnologia com gerador
síncrono (GSINC). O chopper poderia atuar limitando os
valores de tensão em 1.1 pu da tensão nominal, dissipando
a energia excedente provocada pelo desbalanceamento das
potências mecânica e gerada.
Os gráficos da Figura 13 apresentam o comportamento
das correntes no secundário do aerogerador GSINC frente
aos AMT bifásicos e trifásicos para alguns valores predeter-
Para este aerogerador foram omitidos os gráficos de tensão
no barramento CC, uma vez que os valores de tensão são
grampeados em 1.1 pu pelo resistor de frenagem. Observase que o GSINC apresentou máximos de correntes maiores
do que o gerador Enercon, mesmo com aquela tecnologia apresentando um resistor de frenagem. No entanto, a diferença
entre os piores casos de uma tecnologia para outra não é tão
expressiva. Vale ressaltar que o aerogerador alemão somente
começa a apresentar valores de sobrecorrente acima de 50%
a partir de afundamentos com tensões menores do que 40%
do valor nominal. Enquanto que o GSINC já começa a
apresentar valores de sobrecorrentes mais expressivos para
afundamentos para 60% da tensão nominal.
CORRENTES INSTANTÂNEAS NA SAÍDA DO INVERSOR
Afundamento Bifásico
CORRENTES INSTANTÂNEAS NA SAÍDA DO INVERSOR
Afundamento Trifásico
4
10
9
3.5
8
Corrente Máxima (pu)
1.55
1.14
Corrente Máxima (pu)
Tensão Máxima no Barramento (pu)
1.6
Corrente Máxima (pu)
1.2
1.15
70
0.35
TENSÃO NO BARRAMENTO CC
Afundamento Bifásico
1.65
1.3
1.25
90
0.4
1.5
CORRENTES INSTANTÂNEAS NA SAÍDA DO INVERSOR
Afundamento Bifásico
1.35
1.05
0.5
0.5
Corrente Máxima (pu)
de 0,1 s. As simulações foram realizadas para a turbina
operando com velocidade nominal de vento e com razão
de curto-circuito ajustada para X/R = 20. Neste trabalho
serão apresentados apenas os gráficos para os afundamentos
bifásicos e trifásicos por serem mais representativos para o
estudo de suportabilidade.
Uma das grandezas de maior interesse em ser avaliada
no modelo Enercon é a tensão no barramento CC que deve
ser mantida constante, por ação do boost, independende das
variações da tensão de entrada. Outra variável que requer
ser analisada com maior cuidado é a corrente instantânea
no secundário da usina, que pode ser utilizada para ajuste
das proteções de sobrecorrente instantânea e temporizada.
Os comportamentos da corrente e da tensão CC sob um
afundamento bifásico estão representados na Figura 11.
Neste caso as curvas diminuem à medida que a severidade do
afundamento de tensão cai, como era esperado. O valor da
tensão no barramento atinge um pico de 1.14 pu Figura 11(b) e a corrente no primário chega também a 1.6 pu Figura
11-(a).
3
2.5
2
7
6
5
4
3
2
1.5
0.5
1
0.5
0.45
90
0.4
80
70
0.35
60
0.3
90
0.4
80
0.2
50
40
0.25
Afundamento (%)
(a) Afundamento 2φ
Fig. 14.
60
0.3
30
20
70
0.35
40
0.25
Duração do Afundamento (s)
0.45
50
Duração do Afundamento (s)
0.2
30
20
Afundamento (%)
(b) Afundamento 3φ
Correntes no Secundário (DFIG)
Dentre as tecnologias estudadas, os resultados apresentados pelo DFIG apresentam os maiores valores de corrente.
Os gráficos da Figura 14 apresentam o comportamento do
DFIG frente aos distúrbios equilibrado e desequilibrado. Os
gráficos mostram que os distúrbios podem levar o sistema a
níveis consideráveis de sobrecorrentes e sobretensões colocando todo o aerogerador sobre stress. Resultados como estes
já eram esperados para este modelo, uma vez que o circuito
de rotor não está protegido através de um banco de resistores
(crowbar) para dissipar a energia excedente no momento
das faltas. Somente os limites impostos nos controladores
não foi suficiente para manter níveis aceitáveis para as
correntes. Assim como na tecnologia com gerador síncrono
(GSINC), no momento do afundamento de tensão a potência
não deve ser liberada por completo para a rede elétrica,
posto que a potência transferida ao sistema é proporcional
a tensão residual no ponto de conexão da usina com a
rede. Logo, a potência excedente é dissipada no chopper de
frenagem mantendo a tensão constante no barramento CC
em 1.1 pu. A descontinuidade apresentada nos gráficos em
terceira dimensão pode ser atribuída ao processamento de
dados pegando transitórios distintos de corrente no inicio e
na recuperação do AMT.
A utilização de dois barramentos de corrente continua confere ao modelo Enercon maior suportabilidade a distúrbios,
uma vez que o controle do boost mantém a tensão constante
no segundo barramento CC apesar das variações no primeiro
barramento. No caso do GSINC e do DFIG o controle
realizado através do conversor da rede não é suficiente para
manter a tensão constante durante o AMT, uma vez que
a energia excedente provocada pelo desbalanço entre as
potências de entrada (vinda do gerador) e de saída (limitada
pelo AMT) é transferida ao barramento CC, elevando a
tensão e requerendo de um método para limitar a sobretensão.
V. C ONCLUSÃO
As simulações realizadas permitiram conclusões importantes em relação aos aerogeradores estudados, são elas:
•
•
•
O fato das tecnologias em análise utilizarem conversores
de freqüência conferem a elas alterações quase inexpressivas no sistema mecânico, durante os distúrbios
simulados. Essa robustez está relacionada aos limites
impostos as malhas de controle de corrente do conversor
do lado da rede e ao resistor de frenagem, importante
medida de ride-through.
O controle utilizado no conversor boost foi suficiente
para evitar sobretensões extremamente elevadas nesta
estrutura. No entanto, para afundamentos trifásicos para
50 % da tensão nominal, em diante, um resistor de frenagem poderia ser previsto para aumentar a suportabilidade do sistema e evitar danos aos equipamentos, uma
vez que a tensão no barramento de corrente contínua
para estes casos supera a tensão nominal em 10 %.
A modelagem representou a maioria dos efeitos relevantes ao período de tempo de estudo, demonstrando
o comportamento dos aerogeradores estudados e implementado durante os distúrbios equilibrados e desequilibrados no ponto de conexão da usina com a
rede elétrica. Neste contexto, foi possível identificar as
oscilações típicas dos sistemas de potência, bem como
demonstrar as conseqüências para as usinas eólicas,
ressaltando a capacidade dessas usinas continuarem
conectadas ao sistema elétrico.
AGRADECIMENTOS
Os autores desejam agradecer ao Conselho Nacional de
Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e a Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais
(FAPEMIG) pelo apoio financeiro ao desenvolvimento deste
trabalho.
R EFERÊNCIAS
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