Um Novo Sistema para Controle de Velocidade em Aerogeradores Utilizando o Regulador Eletromagnético de Frequência

Authors

  • Paulo Vitor Silva Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN), Natal – RN, Brasil
  • Ricardo Ferreira Pinheiro Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Natal – RN, Brasil
  • Andrés Ortiz Salazar Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Natal – RN, Brasil
  • Luciano Pereira dos Santos Júnior Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN), Natal – RN, Brasil
  • Jefferson Doolan Fernandes Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN), Natal – RN, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2015.3.2539

Keywords:

Aerogerador, Controle de Velocidade, Regulador Eletromagnético de Frequência

Abstract

Um dos dispositivos mais utilizados em algumas topologias de aerogeradores são as caixas de engrenagens mecânicas que, além de uma vida útil curta representam, frequentemente, fontes de ruído e defeitos. Este trabalho apresenta um novo sistema para controle de velocidade em aerogeradores, o Regulador Eletromagnético de Frequência (REF). O REF dispensa caixas de transmissão, representa uma inovação tecnológica, e utiliza, para exercer a regulação de velocidade, uma máquina de indução adaptada, na qual o estator passa a ser girante, solidariamente ao eixo da turbina. A modelagem matemática do REF é apresentada, e, através de resultados de simulação e práticos em diferentes condições de vento, a eficiência do sistema é validada no objetivo de controlar a velocidade do eixo de saída do REF, que movimenta o eixo do gerador, à velocidade síncrona.

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Author Biographies

Paulo Vitor Silva, Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN), Natal – RN, Brasil

nascido em 16/07/1984 em Natal-RN, é engenheiro eletricista (2007) pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte; mestre (2010) e doutor (2015) também pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Atualmente é professor efetivo do Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN) e membro da SOBRAEP e do IEEE. Suas áreas de interesse são: filtro ativo de potência, eletrônica de potência, acionamentos de máquinas elétricas e energias renováveis.

Ricardo Ferreira Pinheiro, Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Natal – RN, Brasil

possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (1978), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Itajubá (1980) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Paraíba (2001). Atualmente é professor titular do Departamento de Eng. de Computação e Automação do Centro de Tecnologia da UFRN. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Sistemas de Energia Elétrica, atuando principalmente nos seguintes temas: compensação de reativos, harmônicos, filtros ativos, potências instantâneas, energia eólica, fontes alternativas e renováveis e qualidade da energia.

Andrés Ortiz Salazar, Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), Natal – RN, Brasil

possui graduação em Engenharia Eletrônica - Universidad Nacional de Ingenieria (1981), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1989) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1994). Atualmente é professor titular da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Automação Eletrônica de Processos Elétricos e Industriais, atuando principalmente nos seguintes temas: instrumentação, automação industrial, eletrônica de potencia, acionamento de máquinas e automação.

Luciano Pereira dos Santos Júnior, Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN), Natal – RN, Brasil

nasceu na cidade de Aracaju, Sergipe, Brasil, em 1977. Recebeu o título de Bacharel em Engenharia Elétrica pela Universidade Pio Décimo (2004), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (2009). É aluno de doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Atualmente é professor do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN), e membro da SOBRAEP e do IEEE. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Eletrônica de Potência.

Jefferson Doolan Fernandes, Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN), Natal – RN, Brasil

nascido em 10/07/82 em Natal-RN, possui graduação em Tecnologia em Automação Industrial, pelo Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN) e em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), mestrado em Ciências e Engenharia de Petróleo e faz doutorado em Ciências e Engenharia de Petróleo, os dois pela UFRN. Atualmente é professor do curso de Mecatrônica do IFRN - campus Parnamirim.

References

World Wind Energy Association, "World wind energy report", 2014. [Online]. Disponível: http://www. wwindea.org.

S. Sharma, "Simulation and analysis of DFIG system with wind turbine implementing fuzzy logic controller", in International Conference Non Conventional Energy(ICONCE), pp.154-159, 2014. https://doi.org/10.1109/ICONCE.2014.6808711 DOI: https://doi.org/10.1109/ICONCE.2014.6808711

N. Djagarov, Z. Grozdev, M. Bonev, J. Djagarova, "Operation study of wind permanent magnet synchronous generator," in Environment and Electrical Engineering (EEEIC), pp.522-528, 2013. https://doi.org/10.1109/EEEIC.2013.6549571 DOI: https://doi.org/10.1109/EEEIC.2013.6549571

M. G. Zanchettin, Análise da inserção de geração eólica com aerogeradores de indução, Dissertação de Mestrado, UNIOESTE, Brasil, 2012.

A. Ragheb, M. Ragheb, "Wind turbine gearbox technologies", in Internacional Nuclear & Renewable Energy Conference (INREC), pp.1-8, 2010. https://doi.org/10.1109/INREC.2010.5462549 DOI: https://doi.org/10.1109/INREC.2010.5462549

R. F. Pinheiro, P. V. Silva, N. C. Júnior, "Aerogerador de Velocidade Variável e Tensão e Frequência Constantes com Regulação Eletromagnética de Frequência", BR Pedido de patente, número: BR 10 2014 005059 0, Jan. 14, 2014.

M.V.A Nunes, Avaliação do Comportamento de Aerogeradores de Velocidade Fixa e Variável Integrados em Redes Elétricas Fracas, Tese de Doutorado, UFSC, Santa Catarina, Brasil, 2003. http://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/85795

A. Jammal, Y. Rong, "Wind turbine gearbox dynamics," in IEEE International Symposium on Assembly and Manufacturing (ISAM),pp.330-333, 2013. https://doi.org/10.1109/ISAM.2013.6643470 DOI: https://doi.org/10.1109/ISAM.2013.6643470

H. A. Pereira, S. Y. Liu, M. C. L. Ramos, V. F. Mendes, S. R. Silva, "A comparative analysis of wind turbine technologies in focus on the grid integration", in IEEE/IAS International Conf. on Industry Applications (INDUSCON), pp.1-6, 2010. https://doi.org/10.1109/INDUSCON.2010.5740054 DOI: https://doi.org/10.1109/INDUSCON.2010.5740054

Z. Daneshi-Far, G. Capolino, H. Henao, "Modeling and simulation of planetary gearbox effects on a wound rotor induction machine," in IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), pp.1234-1239, 2012. https://doi.org/10.1109/ISIE.2012.6237266 DOI: https://doi.org/10.1109/ISIE.2012.6237266

X. Sun; M. Cheng; Y. Zhu; L. Xu, "Application of Electrical Variable Transmission in Wind Power Generation System," in IEEE Transactions on Industry Applications, vol.49, no.3, pp.1299-1307, 2013. https://doi.org/10.1109/TIA.2013.2253079 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2013.2253079

R. Garcia-Hernandez, R. Garduno-Ramirez, "Modeling and Control of a Wind Turbine Synchronous Generator," in Electronics, Robotics and Automotive Mechanics Conference (CERMA), pp.222-227, 2011. https://doi.org/10.1109/CERMA.2011.42 DOI: https://doi.org/10.1109/CERMA.2011.42

S. Y. Liu, Controle direto de potência em gerador de indução duplamente alimentado, Dissertação de Mestrado, UFMG, Minas Gerais, Brasil, 2011.

T. H. Santos, A. Goedtel, S. O. Silva, M. Suetake, "Controle Escalar do Motor de Indução usando a Técnica Sensorless Neural", Eletrônica de Potência, v. 19, n.1, p.024-035, dez.2013/fev.2014. https://doi.org/10.18618/REP.2014.1.024035 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2014.1.024035

S. Liu, S. Li, H. Xiao, "Vector Control System of Induction Machine Supplied by Three-Level Inverter Based on a Fast SVPWM Algorithm", in International Conf. on Intelligent System Design and Engineering Application (ISDEA), vol.2, pp.810-813, 2010. https://doi.org/10.1109/ISDEA.2010.74 DOI: https://doi.org/10.1109/ISDEA.2010.74

C. B. Jacobina, A. M. N. Lima, "Estratégias de Controle Para Sistemas de Acionamento Com Máquina Assíncrona" Revista SBA: Controle & Automação, v. 7, n.1, p. 15-28, 1996.

L. Pengfei, W. Wang, "Principle, structure andapplication of advanced hydrodynamic converted variable speed planetary gear (Vorecon and Windrive) for industrial drive and wind power transmission," in International Conf. on Fluid Power and Mechatronics(FPM) , pp.839-843, 2011. https://doi.org/10.1109/FPM.2011.6045878 DOI: https://doi.org/10.1109/FPM.2011.6045878

R. F. Camargo, Método de Sincronização Aplicado a Conversores PWM Trifásicos, Tese de Doutorado, Universidade Federal de Santa Maria, Brasil, Julho 2006. http://repositorio.ufsm.br/handle/1/3662

C. Patel, R. Ramchand, K. Sivakumar, A. K. Gopakumar, "A rotor flux estimation during zero andactive vector periods using currente error space vector from a hysteresis controller for a sensorless vector control of in drive", IEEE Transactions on Industrial Electronics,vol. 58, n. 6, pp. 2334-2344, Jun. 2011. https://doi.org/10.1109/TIE.2010.2058077 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2010.2058077

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Published

2015-08-31

How to Cite

[1]
P. V. Silva, R. F. Pinheiro, A. O. Salazar, L. P. dos Santos Júnior, and J. D. Fernandes, “Um Novo Sistema para Controle de Velocidade em Aerogeradores Utilizando o Regulador Eletromagnético de Frequência”, Eletrônica de Potência, vol. 20, no. 3, pp. 254–262, Aug. 2015.

Issue

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Original Papers