Controle De Gerador De Indução Duplamente Alimentado Diante De Afundamentos De Tensão

Authors

  • Francisco Kleber de A. Lima Universidade Federal do Ceará Departamento de Engenharia Elétrica Ceará – BRASIL
  • Edson H. Watanabe Universidade Federal do Rio de Janeiro Laboratório de Eletrônica de Potência Rio de Janeiro – BRASIL
  • Pedro Rodríguez Universitat Politècnica de Catalunya Departament d'Enginyeria Elèctrica Barcelona – SPAIN
  • Álvaro Luna Universitat Politècnica de Catalunya Departament d'Enginyeria Elèctrica Barcelona – SPAIN

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2009.3.189199

Keywords:

Controle direto de potência, Controle orientado pelo campo, DFIG, Geração Eólica, ridethrough capability

Abstract

Neste artigo são apresentados estudos de turbinas eólicas equipadas com geradores de indução duplamente alimentados (Doubly-Fed Induction Generator - DFIG) frente a afundamentos severos de tensão no ponto de conexão comum (PCC) com a rede elétrica. Este trabalho propõe uma nova estratégia de controle capaz de tornar factível o controle e funcionamento de DFIG durante afundamentos de tensão. Para tanto, o sistema de controle proposto utiliza a realimentação das correntes do estator. A validação da teoria proposta foi realizada a partir da simulação de modelos desenvolvidos usando a ferramenta de simulação no domínio do tempo PSCAD/EMTDC, assim como, a construção e teste de um protótipo de 6 kVA de potência.

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Author Biographies

Francisco Kleber de A. Lima, Universidade Federal do Ceará Departamento de Engenharia Elétrica Ceará – BRASIL

, nascido em 03 de novembro de 1968 em Fortaleza é Engenheiro Eletricista (1998) e Mestre em Engenharia Elétrica (2003), pela Universidade Federal do Ceará. Recebeu o título de Doutor em Engenharia Elétrica pela COPPE/Universidade Federal do Rio de Janeiro em 2009. Kleber Lima é funcionário da Universidade Federal do Ceará, onde desempenha trabalhos de pesquisa e desenvolvimento. Suas áreas de interesse são: eletrônica de potência, qualidade do processamento da energia elétrica, sistemas de controle e acionamentos de máquinas elétricas. Francisco Kleber de A. Lima é membro da SOBRAEP desde 2002.

Edson H. Watanabe, Universidade Federal do Rio de Janeiro Laboratório de Eletrônica de Potência Rio de Janeiro – BRASIL

, nascido no Estado do Rio de Janeiro, Brasil, em 07 de novembro de 1952. Concluiu os cursos de graduação em Engenharia Eletrônica e mestrado em Engenharia Elétrica em 1975 e 1976, respectivamente, na Universidade Federal do Rio de Janeiro. Em 1981, obteve o grau de Doutor em Engenharia pelo Tokyo Institute of Technology, no Japão. Neste mesmo ano, tornou-se professor Adjunto e, em 1994, tornou-se professor Titular da COPPE/Universidade Federal do Rio de Janeiro, onde atua em Eletrônica de Potência. Seus principais campos de interesse são análise, modelagem e projeto de conversores, filtros ativos e tecnologias FACTS. Dr. Watanabe é membro do IEE-Japan, Sociedade Brasileira de Automática, Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência, CIGRE e as Sociedades de Engenharia de Potência, Aplicações Industriais e Eletrônica de Potência do IEEE. Em 2005, foi admitido na Ordem Nacional do Mérito Científico (Brasil). Atualmente, é Diretor para Assuntos Acadêmico da COPPE/Universidade Federal do Rio de Janeiro.

Pedro Rodríguez, Universitat Politècnica de Catalunya Departament d'Enginyeria Elèctrica Barcelona – SPAIN

, recebeu os graus de M.S. e Ph.D. em Engenharia Elétrica da Universidade Técnica da Catalunha (UPC), Barcelona, Espanha, em 1994 e 2004, respectivamente. Em 1990, ingressou na Faculdade da UPC como professor assistente, onde é atualmente Professor Associado. Em 2005, foi investigador visitante no Centro de Sistemas de Eletrônica de Potência (CPES), Virginia Tech, E.U.A. Em 2006 e 2007, foi investigador de pós-doutoramento no Instituto de Tecnologia da Energia, Aalborg University (AAU), na Dinamarca, onde ministra cursos para o Doutorado desde 2006. Atualmente é o Chefe do Grupo de Pesquisa em Sistemas Elétricos de Energia Renovável (REES) na UPC e co-Supervisor do Vestas Power Program em parceria de colaboração com a AAU. Seu interesse está centrado na investigação de aplicações de eletrônica de potência para sistemas de energia distribuída e qualidade de energia.

Álvaro Luna, Universitat Politècnica de Catalunya Departament d'Enginyeria Elèctrica Barcelona – SPAIN

é graduado em Engenharia Mecânica (2001) e mestre em Engenharia Elétrica (2005) pela Universidade Politécnica da Catalunia (UPC). Em 2005 ingressou no doutorado em Engenharia Elétrica na mesma universidade, onde é membro do Grupo de Pesquisa em Sistemas Elétricos de Energia Renovável (REES). Entre seus temas de interesse destacam-se filtros ativos, sistemas de sincronização para conversores de potência e fontes renováveis de energia, em especial, a energia eólica.

References

S. Seman, J. Niiranen, A. Arkkio, "Ride-Through Analysis of Doubly Fed Induction Wind-Power Generator Under Unsymmetrical Network Disturbance". IEEE Transactions on Power Systems, vol. 21, nº 4, pp. 1782-1789, Nov. 2006. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2006.882471

C. Klumpner, F. Blaabjerg, "Experimental Evaluation of Ride-Through Capabilities for a Matrix Converter Under Short Power Interruptions". IEEE Transaction on Industrial Electronics, vol. 49, nº 2, pp. 315-324, Abr. 2002. https://doi.org/10.1109/41.993264

J. R. Massing, H. Pinheiro, "Design and control of doubly-fed induction generators with series grid-side converter". In: Industrial Electronics Conference - IECON 2008, Nov. 2008, pp. 139-145. https://doi.org/10.1109/IECON.2008.4757942

F. M. Hughes, O. Anaya-Lara, N. Jenkins et al.,"A Power System Stabilizer for DFIG-based wind generation". IEEE Transaction on Power Systems, vol. 21, nº. 2, pp. 763-772, Mai. 2006. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2006.873037

F. M. Hughes, O. Anaya-Lara, N. Jenkins et al., "Control of DFIG-based wind generation for power network support". IEEE Transaction on Power Systems, vol. 20, nº 4, pp. 1958-1966, Mai. 2005. https://doi.org/10.1109/TPWRS.2005.857275

B. Xie, B. Fox, D. Flynn, "Study of fault ride-through for DFIG based wind turbines". In: IEEE International Conference on Electric Utility Deregulation, Restructuring and Power Technologies, vol. 1, pp. 411-416, Hong Kong, Abr. 2004. https://doi.org/10.1109/DRPT.2004.1338531

J. Morren, S. W. H. De Hann, "Ride-through of wind turbine with doubly-fed induction generator during a voltage dip". IEEE Transaction on Energy Conversion, vol. 20, nº 2, pp. 435-441, Jun. 2005. https://doi.org/10.1109/TEC.2005.845526

A. Petersson, S. Lundberg, T. Thiringer, "A DFIG wind-turbine ride-through system influence on the energy production". In: Nordic Wind Power conference, Göteborg, Mar. 2004. https://doi.org/10.1002/we.157

D. Xiang, L. Ran, P. J. Tavner et al., "Control of a doubly-fed induction generator in a wind turbine during grid fault ride-through". IEEE Transaction on Energy Conversion, vol. 21, nº 3, pp. 652-662, Set. 2006. https://doi.org/10.1109/TEC.2006.875783

C. Abbey, G. Joos, "Effect of low voltage ride through (LVRT) characteristic on voltage stability". In: IEEE Power Engineering Society General Meeting, vol. 2, pp. 1901-1907, San Francisco, Jun. 2005. https://doi.org/10.1109/PES.2005.1489659

J. Morren, S. W. H. De Haan, "Short-circuit current of wind turbines with doubly fed induction generator". IEEE Transaction on Energy Conversion, vol. 22, nº 1, pp. 174-180, Mar. 2007. https://doi.org/10.1109/TEC.2006.889615

I. Erlich, H. Wrede, C. Feltes,"Dynamic Behavior of DFIG-base Wind Turbines during Grid Faults". In:Power Conversion Conference, pp. 1195-1200, Nagoya, Abr. 2007. https://doi.org/10.1109/PCCON.2007.373117

M. Rodriquez, G. Abad, I. Sarasola et al.,"Crowbar control algorithms for doubly fed induction generator during voltage dips". In: European Conference on Power Electronics and Applications, pp. 1-10, Dresden, Set. 2005. https://doi.org/10.1109/EPE.2005.219521

A. Petersson, "Analysis, modeling and control of doubly-fed induction generators for wind turbines". Ph.D. Dissertation, Department of Energy and Environment, Chalmers University of Technology, Göteborg, 2005.

B. I. Næss, M. Molinas, T. Undeland, "Laboratory tests of ride through for doubly fed induction generators". In: Nordic Wind Power Conference, Espoo, Mai. 2006.

W. Leonhard, Control of Electrical Drives. 3a Edição, Nova Iorque: Springer, 2001. https://doi.org/10.1007/978-3-642-56649-3

F. K. A. Lima, E. H. Watanabe, "Parallel Connection of Doubly-Fed Induction Generator in Wind Generation". In: 9º Congresso Brasileiro de Eletrônica de Potência, vol. 9, pp. 631-639, Blumenau, Out. 2007.

F. Buchholz, "Die Darstellung der Begriffe Scheinleistung und Scheinarbeit bei Mehrphasenstrom". In: Elektro-J. Set. 1929, pp. 15-21.

M. Depenbrock, "The FBD-Method, a Generally Applicable Tool for Analysing Power Relations". IEEE Trans. Power Systems, vol. 8, nº 2, May 1993, pp. 381-387. https://doi.org/10.1109/59.260849

L. S. Czarnecki, "Power Related Phenomena in Three-Phase Unbalanced Systems". IEEE Trans. Power Delivery, vol. 10, nº 3, July 1995, pp. 1168-1176. https://doi.org/10.1109/61.400893

D. Santos-Martin, J. L. Rodriguez-Amenedo, S. Arnalte, "Direct Power Control Applied to Doubly Fed Induction Generator under Unbalanced Grid Voltage Conditions". IEEE Transaction on Power Electronics, vol. 23, nº 5, Sep 2008, pp. 2328-2336. https://doi.org/10.1109/TPEL.2008.2001907

D. Santos-Martin, J. L. Rodriguez-Amenedo, S. Arnalte, "Dynamic Programming Power Control for Doubly Fed Induction Generators". IEEE Transaction on Power Electronics, vol. 23, nº 5, Set 2008, pp. 2337-2345. https://doi.org/10.1109/TPEL.2008.2001908

P. Rodríguez, R. Teodorescu, I. Candela et al., "New Positive-sequence Voltage Detector for Grid Synchronization of Power Converters under Faulty Grid Conditions". In: IEEE Power Electronics Specialists Conference, Jun. 2006, pp. 1-7. https://doi.org/10.1109/pesc.2006.1712059

P. Rodríguez, A. Luna, M. Ciobotaru et al., "Advanced Grid Synchronization System for Power Converters under Unbalanced and Distorted Operating Conditions". In: IEEE Industrial Electronics Conference - IECON, Nov. 2006, pp. 5173-5178. https://doi.org/10.1109/IECON.2006.347807

R. G. Oliveira, J. L. Silva, S. R. Silva et al., "Desenvolvimento de uma Nova Estratégia de Controle de Potência Reativa em Gerador de Indução de Dupla Alimentação para Turbinas Eólicas". Revista de Eletrônica de Potência, vol. 13, nº 4, Dez. 2008, pp. 267-275. https://doi.org/10.18618/REP.2008.4.277284

Published

2009-08-31

How to Cite

[1]
F. K. de A. Lima, E. H. Watanabe, P. Rodríguez, and Álvaro Luna, “Controle De Gerador De Indução Duplamente Alimentado Diante De Afundamentos De Tensão”, Eletrônica de Potência, vol. 14, no. 3, pp. 189–199, Aug. 2009.

Issue

Section

Original Papers