Um Controle Orientado a Campo Aprimorado para Sistemas de Conversão de Energia Eólica Usando Grasshopper Optimizer

Paulo Jefferson Dias de Oliveira Evald; Matheus Schramm Dall’asta; Jéssika Melo de Andrade; Lenon Schmitz; Telles Brunelli Lazzarin

doi:10.18618/REP.e202448

Authors

Paulo Jefferson Dias de Oliveira Evald Universidade Federal de Pelotas https://orcid.org/0000-0002-5383-053X
Matheus Schramm Dall’asta Universidade Federal de Santa Catarina https://orcid.org/0000-0002-8204-1572
Jéssika Melo de Andrade Universidade Federal de Santa Catarina https://orcid.org/0000-0003-2974-5711
Lenon Schmitz Universidade Federal de Santa Catarina https://orcid.org/0000-0003-4912-1519
Telles Brunelli Lazzarin Universidade Federal de Santa Catarina https://orcid.org/0000-0001-8598-8641

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.e202448

Keywords:

Energia E´olica, Energia Renov´avel, Geradores S´ıncronos de ´Im˜as Permanentes, Otimizaç˜ao Meta-heur´ıstica

Abstract

O setor energético global vem modernizando seus sistemas de conversão de energia, substituindo os meios tradicionais de geração de potência por sistemas de conversão de energia renovável para reduzir os impactos ambientais inerentes aos sistemas de produção de potência ultrapassados. Nas últimas décadas, a geração de potência usando energia eólica como fonte primária de energia vem continuamente aumentando sua participação no suprimento desta demanda. Nestes sistemas, geradores síncronos de ímãs permanentes são largamente utilizados devido suas diversas vantagens, sendo o controle orientado a campo, composto por dois controladores proporcionais-integrais independentes, uma das estratégias de controle mais eficientes para regular as correntes em coordenadas dq. Neste viés, este trabalho apresenta um procedimento sistemático para parametrização deste controlador usando o algoritmo grasshopper optimizer. Para orientar os projetistas de controle que queiram utilizar a metodologia proposta, seis configurações diferentes do otimizador são discutidas para avaliar o impacto da configuração do otimizador na qualidade das soluções propostas ao problema de controle avaliado. Uma comparação com o método de sintonia clássico de Chien, Hrone e Reswick também é apresentado, onde o procedimento proposto demonstra superioridade.

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Author Biographies

Paulo Jefferson Dias de Oliveira Evald, Universidade Federal de Pelotas

é engenheiro de automação (2016) e mestre em engenharia de computação (2018), ambos pela Universidade Federal do Rio Grande (FURG), e doutor em engenharia elétrica (2021) pela Universidade Federal de Santa Maria. Realizou seu primeiro pós-doutorado na FURG (2023). Atualmente é professor da Universidade Federal de Pelotas (UFPel) e pesquisador de pós-doutorado na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) no Instituto de Eletrônica de Potência (INEP). Além disso, ele é integrante do Grupo de Sistemas Inteligentes e Controle (GSIC/UFPel), Grupo de Pesquisa em Automação e Robótica Inteligente (NAUTEC/FURG), Instituto de Eletrônica de Potência (INEP/UFSC) e membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP). Suas principais áreas de pesquisa são energia renovável, aplicações de controle em eletrônica de potência e otimização meta-heurística de controladores.

Matheus Schramm Dall’asta, Universidade Federal de Santa Catarina

possui graduação (2017) e mestrado (2019) em engenharia elétrica pela UFSC, onde é atualmente doutorando desde de 2019. Suas principais áreas de pesquisa são conversores CC-CC de alto ganho, retificadores PWM com correção do fator de potência, conversores a capacitor chaveado, fontes renováveis de energia, sistemas de conversão de energia eólica e inversores conectados à rede.

Jéssika Melo de Andrade, Universidade Federal de Santa Catarina

possui graduação em sistemas eletrônicos pelo Instituto Federal de Santa Catarina (2015), mestrado (2018) e doutorado (2022) em engenharia elétrica pela UFSC, além de pós-doutorado realizado no INEP/UFSC (2023). Atualmente é professora dessa mesma instituição. Suas principais áreas de pesquisa são conversores CC-CC de alto ganho, técnicas para elevação de ganho, modelagem e controle de conversores estáticos e aplicações de eletrônica de potência para energias renováveis.

Lenon Schmitz, Universidade Federal de Santa Catarina

possui graduação (2013), mestrado (2015), doutorado (2020) em engenharia elétrica pela UFSC. Atualmente é professor dessa mesma instituição. Suas principais áreas de pesquisa são conversores estáticos de elevado rendimento, técnicas de projetos otimizados, modelagem e controle, sistemas conectados à rede e aplicações da eletrônica de potência para energias renováveis.

Telles Brunelli Lazzarin, Universidade Federal de Santa Catarina

possui graduação (2004), mestrado (2006), doutorado (2010) e pós-doutorado (2011) em engenharia elétrica pela UFSC. Atuou como pesquisador visitante na Northeastern University em Boston no período 2017-2018. Atualmente é professor da UFSC. Desde 2020 é Editor Associado da IEEE Open Journal of Power Electronics (OJ-PEL) e da Revista Eletrônica de Potência. Suas principais áreas de pesquisa são: conversores a capacitor chaveado, conversores híbridos a capacitor chaveado, retificadores monofásicos, inversores de tensão, conversores para geradores eólicos de pequeno porte e conversores CC-CC de alto ganho.

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