Controlo de Geradores de Indução Duplamente Alimentados em Turbinas Eólicas

Transcrição

1 Joge Flpe Slv Bo Fee Contolo e Geoe e Inção Dplente Alento e Tbn Eólc bo 009

2 UNIVERSIDADE NOVA DE ISBOA Fcle e Cênc e Tecnolog Deptento e Engenh Electotécnc e e Coptoe Contolo e Geoe e Inção Dplente Alento e Tbn Eólc Joge Flpe Slv Bo Fee Detção peent n Fcle e Cênc e Tecnolog Unvee Nov e bo p obtenção o g e Mete e Engenh Electotécnc e e Coptoe. Oento: Pof. Doto Máo Fenno Vent Neve Co-oento: Eng. João Mt Pn bo 009

3 Ao e p, ão e no

4 Agecento Ao Pof. Doto Máo Vent Neve pelo ennento técnco e centífco tão potnte n nh pogeão céc be coo n elboção et tee. Ao Eng. João Mt Pn pel peo oentção o longo ete tblho. Ao Eng. João Mtn pel enoe ponble, bo vonte e nteee co qe copnho et etção. Ao Pof. Doto Stn Vltchev pel opotn tnão e conhecento. Ao e coleg Peo Cvlho pel peco j n fe fnl ete pojecto. A too o e go e coleg qe e copnh o longo ete cnco no e tblho. v

5 Reo A ntlção e lg ecl e tbn eólc eqp co geo e nção plente lento (GIDA) te vno poove elzção e váo eto elcono co potenc olçõe p ntegção n ee eléctc. Net tee peent-e técnc e contolo qe pete egl potênc ctv e ectv o GIDA e fo etável e nepenente. A vble é pot não ó po eto teóco pévo tbé pelo elto lção e oelo eenvolvo no o oftwe Mtlb/Slnk. Ape e ete te fncon veloce vável (n qe ento e ceto lte), contn et necee e lt potênc fonec pel tbn eólc qno veloce o vento e vloe peoe o nonl. A, fz-e tbé beve nále e lgn étoo e eglção e potênc ctvo e pvo. v

6 Abtct The lge cle ntllton of wn tbne eqppe wth obly-fe ncton geneto (DFIG) h le to nneo te elte to poble olton fo t ntegton on the powe g. Th the peent contol technqe tht llow tble n nepenent eglton of DFIG ctve n ectve powe. It vblty n t only ppote by pevo theoetcl ty bt lo by the lton elt of oel evelope ng the oftwe Mtlb/Slnk. Althogh th yte wok t vble pee (wthn oe lt), t tll necey to lt the powe pove by the wn tbne, when the wn pee ecee t nonl vle. Theefoe, bef nly of oe ctve n pve powe eglton etho pefoe. v

7 Ínce Agecento... v Reo... v Abtct... v Sbolog... t e íbolo... Sbcto... Abevt... v Intoção... Motvção... Objectvo o tblho... Ett o tblho.... Dfeente Tpo e Contolo e Potênc Eólc Contolo e potênc co pe eonâc pv Contolo e potênc co vção ctv o po Contolo e potênc co pe eonâc ctv Folo Mteátco Coponente étc Tnfo e Clke e Pk Ste e Contolo e GIDA n Tbn Eólc Máqn e nção tfác Conttção Poção o cpo gnte Pncípo e fnconento Fnconento coo geo íncono Moelo nâco no efeenc bc, e q Ccteítc ecânc Conveoe e potênc tfáco e ponte v

8 3.3 gção DC Bobn e lento Moelo tbn eólc Ipleentção e Mtlb/Slnk Moelo fol e GIDA n tbn eólc Máqn e nção tfác Bloco e contolo Ste e contolo o conveo o lo o oto Ste e contolo o conveo o lo ee Contolo o ânglo e po gção DC Bobn e lento Tbn eólc co po eglável Moelo etlho e GIDA n tbn eólc Relto Slçõe Slção o oelo fol Slção o oelo etlho Conclõe Bblogf Aneo I Aneo II Aneo III v

9 Ínce e Fg Fg. Poção e qe tve o oto tbn Fg. Cv e potênc tbn Noe N60/300kW Fg.3 Vção o coefcente e potênc n tbn Noe N60/300kW Fg.4 Pefl e pá o oto e tbn eólc Fg.5 Cv e potênc tbn Noe N00/500kW Fg.6 Vção o coefcente e potênc n tbn Noe N00/500kW Fg.7 Cv e potênc tbn Vet V8-.65MW Fg.8 Vção o coefcente e potênc n tbn Vet V8-.65MW Fg. Repeentção gáfc o te hoopol.... Fg. Repeentção gáfc o te ecto.... Fg.3 Repeentção gáfc o te nveo.... Fg.4 Dg fol tnfoção e Clke Fg.5 Dg fol tnfoção e Pk Fg 3. Eqe e GIDA plco n tbn eólc lg à ee (pto e [0])... 6 Fg 3. Tânto e potênc ente GIDA e ee cononte o e ege e fnconento: ) b-íncono e b) pe-íncono (pto e [3]) Fg 3.3 Eqe e oto e gol e eqlo ple Fg 3.4 Eqe e oto bobno Fg 3.5 Dpoção tê bobn no etto e áqn e nção co p=... 0 Fg 3.6 Poção eltv o efeenc e... 5 Fg 3.7 Poção eltv o efeenc, e q Fg 3.8 Ccto eqvlente o oelo nâco eltvo à tenõe no eo ecto ( e ) Fg 3.9 Ccto eqvlente o oelo nâco eltvo à tenõe no eo e qt ( q e q ) Fg 3.0 Conveoe e potênc tfáco e ponte: ) o lo o oto; b) o lo ee Fg 3. Eeplo e olção PWM po b-hónc plc ponte tfác e IGBT Fg 3. Fo e on tenõe ple à í o nveo.... 3

10 Fg 3.3 Fo e on tenão copot à í o conveo co epeentção hónc fnentl (pto e [3]) Fg 3.4 gção DC Fg 3.5 Ccto R ée Fg 4. Ipleentção o oelo fol e GIDA n tbn eólc lg à ee Fg 4. Ipleentção o oelo áqn e nção tfác Fg 4.3 Ipleentção pte eléctc o oelo áqn íncon tfác Fg 4.4 Ipleentção pte ecânc o oelo áqn íncon tfác.. 40 Fg 4.5 Ipleentção o te e contolo Fg 4.6 Ipleentção o te e contolo o conveo lo o oto Fg 4.7 Poção eltv o efeenc,, q e MT... 4 Fg 4.8 Ccteítc e egento potênc-veloce [0] Fg 4.9 Ipleentção o bloco e cálclo pe eléctc no te Fg 4.0 Ipleentção o oelo e contolo potênc ctv Fg 4. Ipleentção o oelo e contolo potênc ectv Fg 4. Dg e bloco o te e contolo e coente no conveo o lo ee Fg 4.3 Dg e bloco plfco o te e contolo e coente no conveo o lo ee Fg 4.4 Ipleentção o eglo e coente (lo o oto) Fg 4.5 Ipleentção o te e contolo o conveo o lo ee Fg 4.6 Dg e bloco o te e contolo e coente no conveo o lo ee Fg 4.7 Dg e bloco plfco o te e contolo e coente no conveo o lo ee Fg 4.8 Ipleentção o eglo e coente (lo ee) Fg 4.9 Dg e bloco p contolo e tenão co contolo nteno e coente.5 Fg 4.0 Dg e bloco p eglção e tenão co contolo nteno e coente Fg 4. Ipleentção o eglo o ânglo e po Fg 4. Ipleentção o oelo lgção DC Fg 4.3 Ipleentção o oelo bobn e lento (ccto R ée) Fg 4.4 Ipleentção o oelo e tbn eólc co ânglo e po eglável

11 Fg 4.5 Ipleentção o oelo etlho e geo íncono plente lento n tbn eólc lg à ee Fg 5. Vção veloce o vento Fg 5. Vção veloce ngl o oto Fg 5.3 Vção potênc ctv ge Fg 5.4 Vção potênc ectv ge Fg 5.5 Vção o ânglo e po pá Fg 5.6 Vção tenão n lgção DC Fg 5.7 Vção veloce ngl o oto Fg 5.8 Vção potênc ctv ge Fg 5.9 Vção potênc ectv ge Fg 5.0 Vção tenão n lgção DC... 6 Fg 5. Vção tenão ple n fe no conveo o lo ee Fg 5. Vção tenão copot ente fe b no conveo o lo ee.. 6 Fg 5.3 Vção tenão ple n fe b no conveo o lo ee Fg 5.4 Vção tenão copot ente fe bc no conveo o lo ee.. 63 Fg 5.5 Vção tenão ple n fe c no conveo o lo ee Fg 5.6 Vção tenão copot ente fe c no conveo o lo ee.. 63 Ínce e Tbel Tbel 4. Ccteítc áqn e nção

12 Sbolog t e íbolo W c W t l V v v P p P ec P elec C p [S] Z Y P Q P j H F Eneg cnétc Co-eneg gnétc Intevlo e tepo Poção e qe tve pá tbn M e eloc Vole e eloco M epecífc o Veloce ncl poção e Veloce poção e epo tve pá tbn Dâeto ccnfeênc ect pelo ovento e otção pá Potênc ponível no vento Potênc ecânc plc no veo tbn Potênc eléctc obt o ten o geo Coefcente e potênc tbn Gnez genéc (poe epeent tenão, coente, flo, etc ) Opeo teátco o no étoo coponente étc Mtz e Fotece Tenão Coente Flo Ipeânc Atânc Veloce ngl Poção ngl Potênc ctv tnfe Potênc ectv tnfe Pe po efeto e Jole Cpo gnétco gnte/plnte Foç gnetootz Epe o entefeo

13 R l C [C] T e T J H D f K p K T T T PWM f PWM T ctl C C e.c. Veloce ngl Feqênc ngl coente no oto Ecoegento Retênc Intânc Intânc póp Intânc út Cpce Mtz e Clke Poção ngl o oto Bnáo electognétco Bnáo ecânco Moento e néc cobno o conjnto o oto Contnte e néc Coefcente e otecento Feqênc Opeo teátco o no cálclo opeconl Gnho popoconl o contolo PI Gnho ntegl o contolo PI Contnte e tepo ntegl o contolo PI Peíoo e otge o te Peíoo e cotção Feqênc e cotção Ato ntozo no te Tenão e í o contolo PI Contolo PI lh nten e eglção e coente Contolo PI lh eten e eglção tenão n lgção DC Cclo e tblho (ty cycle) Sbcto,b,c Pâeto tfáco 0,, Coponente étc hoopol, ect e nve,q Coponente ect e e qt no efeencl fáco gnte q

14 M,T R no ef e conv Coponente ect e e qt no efeencl fáco etconáo Coponente ect e e qt no efeencl fáco etconáo MT Etto Roto Bobn e lento Nonl Refeênc Reltnte Conveo tfáco e potênc Abevt GIDA C oto C ee IGBT DC AC PWM PI Geo e Inção Dplente Alento Conveo e potênc o lo o oto Conveo e potênc o lo ee Inlte-Gte Bpol Tnto Dect Cent Altentng Cent Ple Wth Molton Popoconl Integl v

15 Intoção Motvção Co cecente ntegção eneg eólc n ee eléctc, tê-e vefco ntlção e lg ecl e tbn eólc eqp co geo e nção plente lento (GIDA). Actlente, cec e 50% tbn eólc ntl nível nl ete tpo e geoe qe ão cpze e ope feente veloce, n qe ento e ceto lte (tpcente e -30% +0% veloce nonl) []. Et ccteítc tz-e n elho povetento eneg ponível no vento, be coo n eção fg ecânc e o ío cútco eto p b veloce o vento []. A o vntge o GIDA fce à ot ltentv é o fcto e electónc e potênc l pen co fcção e to potênc o te (cec e 5%) o qe e tz e enoe pe, enõe e cto [3]. A conjgção ete fctoe ct lg nteee no eenvolvento e oelo p et nâc e fnconento o GIDA qno ntego n te e elev potênc. Objectvo o tblho Co ete tblho petene-e et ett e contolo qe pet nteg tbn eólc eqp co geo e nção plente lento n ee e elev potênc. P cp tl objectvo eenvolv o oelo e Mtlb/Slnk, fol e oto etlho, one o te e contolo pete contol epente e e fo etável potênc ctv e ectv nject n ee pobltno optzção o fcto e potênc e. O peo oelo fo tlzo p nl epot o te vçõe n veloce o vento. O oelo etlho fo útl p obev fo e on tenão no conveoe tfáco e potênc p veloce e vento contnte. Do teo e nglê Dobly-Fe Incton Geneto (DFIG).

16 Ett o tblho O peente tblho encont-e vo e e cpítlo. No peo coeç-e po fze beve nále o váo tpo e contolo e potênc etente e tbn eólc lt co lgn eeplo conceto. No egno cpítlo eceve-e o folo teátco, noeente o étoo coponente étc e tnfo e Clke e Pk, qe fo tlzo n contção o oelo teátco. A ecção e c o eleento qe fze pte o te e contolo e geo e nção plente lento n tbn eólc é fet no teceo cpítlo. De ente o efeo eleento há qe etc áqn e nção tfác co oto bobno potânc. No qto cpítlo pocee-e à nále pleentção elz e Mtlb/Slnk co pncpl ncênc obe o bloco e contolo. O elto lçõe o o oelo pleento (fol e etlho) ão peento no qnto cpítlo. Po f, no eto cpítlo fz-e beve conclão cec o peente tblho e popõe-e, coo tblho elz no fto, vlção o elto obto n bente el e pleentção e te e potecção o conveoe e potênc e Mtlb/Slnk.

17 . Dfeente Tpo e Contolo e Potênc Eólc A eneg ponível p tbn eólc é eneg cnétc, W c, oc poção e, l, qe e eloc veloce nfoe e contnte v. No ntevlo e tepo t, efe poção e o tve ecção pln tnvel o oto tbn, eloc, cjo vlo epene epecífc o,, e o vole e eloco,v (fg.) [4]. l = v t W c v v v V V l Fg. Poção e qe tve o oto tbn. A te-e qe potênc ponível no vento (P p ) é, então, popoconl o cbo veloce o vento qe nce n pá o oto: P p W t c 3 v No entnto, et potênc não poe e totlente convet e potênc ecânc no veo tbn, P ec, vez qe o, epo e tve o plno pá, te qe co veloce não nl, v. O enento efectvo conveão n tbn eólc é nolente egno po coefcente e potênc, C p, e é o pel epeão [4]: C p P P ec p 0,593 N pátc ete vlo áo nnc é lcnço poqe e tt e lte teóco qe fo clclo no qe o pojecto eonâco pá é pefeto. te e Betz. 3

18 Qno veloce o vento e vloe peoe o nonl, ete necee e lt potênc fonec pel tbn eólc. Et tef e eglção poe e efect po eo ctvo o pvo confoe hj o não necee e vção o po o oto, epectvente.. Contolo e potênc co pe eonâc pv 3 A pá hélce ão poject eoncente p qe ente e pe qno veloce o vento ltp ceto vlo lte (veloce nonl o vento), eltno n bnento o oto. A pncpl vntge ete tpo e contolo é plce evo à ênc e pte óve qe eqee ntenção. Conto, pleentção plc étoo e cálclo eonâco copleo p efn o ânglo ente lnh e co 4 e veloce eltv o vento (ânglo e tqe) [4], [5]. A cv e potênc e tbn ete tpo é eten pel ccteítc eonâc pá, ptclente o copotento e pe, o qe contt nconvenente po potênc e í tbn v e fo pevível pó ent e pe eonâc. Alé o, pá e pe tbé ebe bo otecento vbçõe qe eão copnh nevtvelente po tenõe e gne oento e fleão cno lg egte []. Qno tbn co contolo e potênc po pe eonâc pv e encont oblz evo vento fote, o oto etá jeto enoe cg eonâc qe não poe e lv po eo o jte o ânglo e po (qe eá efno n ecção egnte). No nqe, qno veloce o vento é b, tbn e pá f não te bnáo e nqe fcente. Ton-e então neceáo po e oto l e nqe o, então, o pópo geo fncon coo oto p tze o oto té à veloce eq. A tbn eólc ão poject p gee á potênc eten veloce o vento. Et potênc é conhec coo potênc nonl e veloce o vento qe el é tng egn-e po veloce nonl o vento. N fg bo peent-e cv e potênc e tbn Noe 5 ete tpo co egnte ccteítc (Aneo I): 3 Do teo e nglê pve tll. 4 nh qe ne o boo e ent e í o pefl pá

19 Veloce e nqe 6 : 3-4 / Veloce cítc 7 : 5 / Veloce nonl: ~5 / Potênc eléctc (kw) Veloce o vento (/) Fg. Cv e potênc tbn Noe N60/300kW. Anlno fg. vefc-e qe potênc e í p veloce peoe à nonl não e nté contnte coo e eejável, n qe vçõe e tono o vlo,3 MW ej eltvente peqen. P e tbn tbé é nteente obev vção o coefcente e potênc co veloce o vento. Nete co, o vlo e C p englob o enento e geo e nção plente lento eno o pel epeão: C p P P elec p one P elec é potênc eléctc fonec o ten o geo. N fg.3 vefc-e qe o vlo o coefcente e potênc é áo (0,44) p veloce e vento ente 8 e 9 /. 6 Veloce ín o vento p ent e poção (e nglê egn-e po ct-n wn pee). 7 Veloce á o vento p poção (e nglê egn-e po ct-ot wn pee). 5

20 C p 0,45 0,4 0,35 0,3 0,5 0, 0,5 0, 0, Veloce o vento (/) Fg.3 Vção o coefcente e potênc n tbn Noe N60/300kW.. Contolo e potênc co vção ctv o po 8 A tbn eólc co cpce e otção e to o pte pá e tono o e eo conege lt potênc e í tvé eção o ânglo e tqe e, coneqenteente, o coefcente e tentção 9 []. Foç e tentção Foç e to Decção o ovento pá Ânglo e po Decção pente o vento nh e co Ânglo e tqe Fg.4 Pefl e pá o oto e tbn eólc. O oe benefíco vção ctv o po pá o oto ão o cpt e eneg (n qe poco gnfctv), o fcle e tvge e cg eonâc ete ez qno tbn e encont elg. Alé o, o ecno oco ete tpo e contolo e potênc pete qe o poceo e nqe ej to, poqe o ânglo e po poe e vo e oo coneg celeção o oto té à veloce e otção nonl. Ete ânglo, tl coo e poe ve n fg.4 é eo ente o plno e otção pá e lnh e co [4]. 8 Do teo e nglê ctve ptch. 9 Ete coefcente epene foç eponável pel elevção pá (foç e tentção), epecífc o, o qo veloce o vento e áe e vento pá. 6

21 A evntge ete tpo e eglção fce à pe eonâc pv é necee e ecno e ctção e o epectvo contolo e epot áp e lh fech. Potnto, vntgen vção ctv o po pá eve e be pone pente too o cto con envolvo, nclno o cto e ntenção o te e ctção. N fg.5 peent-e cv e potênc e tbn Noe ete tpo co egnte ccteítc (Aneo II): Veloce e nqe: 3 / Veloce cítc: 0 / Veloce nonl:,5 / A tbn eólc co eglção o tpo po vável e eqp co te e conveão e feqênc AC/DC/AC tê vntge e, n zon e contolo e potênc, ebe epot áp, já qe o te e conveoe electónco po contnte e tepo nfeoe à eb pelo te e contolo o po pá o oto. A, o conveo e feqênc ct e peo lg e fo contol potênc, eno o contolo fno et ego pelo contolo o po pá o oto. Dete oo, p veloce e vento peoe o vlo nonl conege-e nte potênc e í contnte, tl coo e poe obev n fg Potênc eléctc (kw) Veloce o vento (/) Fg.5 Cv e potênc tbn Noe N00/500kW. P e tbn te-e epeent vção o coefcente e potênc co veloce o vento (fg.6). 7

22 C p 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0, Veloce o vento (/) Fg.6 Vção o coefcente e potênc n tbn Noe N00/500kW. N fg c obev-e qe o vlo o coefcente e potênc é áo (0,49) p veloce e vento ente 6 e 8 /. Copno co fg.3 vefc-e qe et tbn lé e peent coefcente e potênc e é peo, ete peent o vlo áo n o g e veloce o vento. Ete elto é eeplfctvo e qe tbn co contolo o ânglo e po ebe gelente elho enento n etcção eneg o vento qno cop co tbn cj pá o oto tê po fo..3 Contolo e potênc co pe eonâc ctv 0 Fncon e fo eelhnte o contolo co vção ctv o po. A feenç ee n ecção e otção pá e tono o e eo qe é fet e oo ent o ânglo e tqe p qe e ente e pe eonâc. U vntge gnfctv ete tpo e eglção é o fcto e pá e nte eenclente e pe p veloce e vento peoe à nonl co peqen vçõe o ânglo e po, eltno e enoe vçõe cg pot pel pá e potênc e í []. A pncpl evntge o contolo co pe ctv é fcle e peve co pecão o copotento eonâco e conçõe e pe []. N fg.7 te-e cv e potênc e tbn Vet co ete tpo e eglção e peentno egnte ccteítc (Aneo III): Veloce e nqe: 3,5 / 0 Do teo e nglê ctve tll. 8

23 Veloce cítc: 0 / Veloce nonl: 3 / Coo e poe obev net fg, p veloce e vento peoe o vlo nonl, potênc e í nté-e ptcente contnte té o cconento o tvão ecânco. Potênc eléctc (kw) Veloce o vento (/) Fg.7 Cv e potênc tbn Vet V8-.65MW. P e tbn te-e vção o coefcente e potênc co veloce o vento, epeent n fg.8. 0,6 0,5 0,4 Cp 0,3 0, 0, Veloce o vento (/) Fg.8 Vção o coefcente e potênc n tbn Vet V8-.65MW. Net fg vefc-e qe o vlo o coefcente e potênc é áo (~0,47) p veloce e vento ente 6 e 8 /. 9

24 . Folo Mteátco Nete cpítlo eceve-e o folo teátco, noeente o étoo coponente étc e tnfo e Clke e Pk 3, qe fo tlzo n contção o oelo teátco.. Coponente étc N te tfáco eqlbo, tenõe e coente ão g e ólo n tê fe e etão ef ente e 0º. Net tção, poe-e bt fe e efeênc e o eqe onofáco eqvlente p pocee à nále. Se, po oto lo, o te não eb et tfác, e e e poível nále onofác vez qe, e gel, tze e peânc qe elcon tenõe e coente, n qe étc, não ão gon. Seno tê tenõe (o coente) lneente nepenente ente, não é poível evt o o e tê eqçõe e ltâneo. O étoo coponente étc, ntozo po Fotece 4 e 98, pete ez gnfctvente o ento coplee nále tfác, eltnte et. O te tfáco étco poe e ecopoto e tê te tfáco, egno po coponente étc hoopol (0), ect () e nve (). Seno, b e c, tê fe e te tfáco étco te-e então egnte ecopoção n feente coponente étc: b c 0 b0 c0 b c b c (.) Et tnfoção não nolz cone vção potênc. P obte tnfoção nolz, eqçõe. eve e v po 3. P eolve ete te é n neceáo ntoz conjnto e eqçõe con qe pete elcon coponente étc tê fe ente. Eth Clke ( ), pe lhe e epeg coo engenhe electotécnc no EUA. 3 Robet H. Pk (90-994), o co fo Eqçõe e Pk. 4 Chle egeyt Fotece ( ), econheco nlente pelo étoo coponente étc. 0

25 N fg. vefc-e qe coponente hoopol é copot po tê foe g e ólo e fe [6]. A coponente ect conte e tê foe e gl ólo one fe b e c etão t e vnç e 0º eltvente à fe, epectvente (fg.) [6]. Po f, coponente nve é copot po tê foe e gl ólo one fe b e c etão vnç e t e 0º eltvente à fe, epectvente (fg.3) [6]: Intozno o opeo 3 j e, o te e eqçõe (.) poe e eecto egnte fo: c b Fg. Repeentção gáfc o te hoopol. Fg. Repeentção gáfc o te ecto. Fg.3 Repeentção gáfc o te nveo c b 3 3 j c j b e e 3 3 j c j b e e 0 b0 c0 c b b c

26 one coponente étc 0 = 0, = e = ze epeto à fe, e efeênc. A pt ete te poe-e eceve egnte eqção tcl eqvlente: e qe [S] é tz e Fotece: S bc 0 S N tnfoção nolz et tz v v po 3. Tbé é poível elz opeção nve, o ej, clcl coponente étc pt coente n fe: e qe [S] - é tz e Fotece nve: S 0 bc S 3 Tl coo p tz e Fotece, n tnfoção nolz tz nve v v po 3 e não po 3. N te tfáco pvo qe e tenão e coente po fe etão elcon pel eqçõe [7]: Z o Y bc bc bc one [Z bc ] e [Y bc ] ão tze e peânc e tânc, epectvente, e enão 33. Se não hove nflênc út ente fe, et tze ão gon, co too o eleento g, o qe gnfc qe tê fe etão ecopl, petno nále n fe e efeênc. Se, po oto lo, hove nflênc út ente fe, tl ecoplento e e e poível, eno neceáo, e pncípo, efect nále po fe. E ltentv, no tnfoção coponente étc ve [7], one tze bc Z Y bc bc

27 Z S Z S 0 bc Y S Y S 0 ão gon, tno qe o eleento ee poe et tfác. Coo elto, o te hoopol, ecto e nveo etão ecoplo, tl coo contece co tê fe e ege étco, poeno e tto epente. É et popee qe confee à coponente étc elevo vlo n nále o te tfáco e ege étco. Poe-e ze qe o poble gel tnfo é poc tz e tnfoção [T] qe gonlz o poto T bc X bc T.. Tnfo e Clke e Pk A tnfoção e Clke pete epeent te e gnez vecto tfác e o nl (e po o e coponente hoopol), t coo tenõe, coente o flo, n efeencl otogonl etconáo, one e ão o eo ecto e e qt, epectvente (fg.4). b c Fg.4 Dg fol tnfoção e Clke. U poível coponente hoopol e epeent n eo pepencl o plno. A conveão o te tfáco bc n te etátco 0 cctez-e pel egnte eqção tcl [8]: 3

28 4 c b k 3 n 3 n n 3 co 3 co co 0 one o vlo o ecl k epene convenção tlz, eno 3 e e cone nvânc potênc (tnfo nolz). Fzeno o eo conc co fe ( = 0), et eqção poe e plfc e: c b k A pge ete efeencl etconáo p efeencl btáo q qe o veloce ngl (fg.5), enon-e po tnfoção e Pk e é po [8]: co n 0 n co q one t t 0 (0) ) ( ) (. b c q q Fg.5 Dg fol tnfoção e Pk.

29 5 Apó tnfoçõe e Clke e Pk, o te tfáco e coponente hoopol to fo e te nvnte no tepo n efeencl fáco gnte. Et opeção poe e nvet po plcção tnfo nve e Pk: q co n n co eg pel tnfoção nve e Clke: c b 3 3 0

30 3. Ste e Contolo e GIDA n Tbn Eólc O geo e nção plente lento é áqn íncon tfác co oto bobno cjo ccto otóco, qe ope feqênc vável (té 0 Hz), e encont lgo à ee (cctez po feqênc f) tvé e conveo e feqênc AC/DC/AC. Po vez, o etto o GIDA etá lgo ectente à ee (fg 3.). Pá o oto C e veloce AC DC AC Vento C oto C ee T, Roto Etto GIDA Contolo Ree Fg 3. Eqe e GIDA plco n tbn eólc lg à ee (pto e [0]). Et fo e lentção o geo e nção tbé te egnção e cct hpo-íncon, e o oto etve o veloce nfeo à e ncono, o e cct hpe-íncon, co contáo. O conveo e feqênc tá encono é conttío po o conveoe bckto-bck contolo po tenão e no po eo e lgção DC. Nete conveoe, o potvo cotáve o ão IGBT 5 eno poível o tânto e eneg e bo ento. O contolo o conveo o lo o oto, C oto, pete qe vçõe e potênc ge, c po nç n veloce o vento, ej convet n eneg cnétc o oto e n eneg eléctc qe é fonec à ee v bobn e lento. De coo co [3], to tz-e n eção o pcto n c plfco e veloce e o teo coente nject n ee, lé e elho o enento tbn eólc no qe z epeto à potênc e í. 5 Tníto Bpol e Pot Iol, e nglê Inlte Gte Bpol Tnto 6

31 Cononte veloce e otção o oto, eneg poe e entege à ee tvé o ccto ettóco e otóco, eno qe ete últo tbé poe bove eneg. Qno o geo e encont fncon veloce b-íncon (fg 3. )), o oto bove eneg, co potênc P, e pte eneg no etto, co potênc P, ent no ccto otóco. Se, po oto lo, veloce e fnconento o geo fo peo à e ncono (ege pe-íncono), o oto ge eneg e ee ecebe eneg o ccto otóco e ettóco (fg 3. b)). P P ec Ree P C oto C ee Ectção ) P P ec Ree P C oto C ee Ectção b) Fg 3. Tânto e potênc ente GIDA e ee cononte o e ege e fnconento: ) bíncono e b) pe-íncono (pto e [3]). Ot ccteítc o te e contolo o C oto é cpce e egl epente potênc ectv e ctv tnccon co ee, o ej, ete contolo nepenente o bnáo e coente e ectção o oto [3]. O contolo o conveo o lo ee, C ee, lé e egl tenão n lgção DC, é feto e fo não hve toc e eneg ectv co ee p optz o fcto e potênc. É potnte not qe e coneo te e elev potênc cj tenão ee e nté ptcente nlte (ee e cpce nfnt) e one o GIDA poe e ecto copletente pelo C oto eno eneceá etênc e bnco e conenoe p copenção. No co e tbn eólc et ne n ee e b potênc, poe evel-e vntjo contbção o conveo C ee co contolo 7

32 e potênc ectv p ez plte fltçõe e tenão qe ee ete tpo etá jet eo e conçõe no. An e elção o te e contolo há qe fze efeênc à eglção ctv o po pá vto e o étoo ecolho p lt potênc ge pel tbn eólc, qno et e encont epot vento e veloce peo à nonl. Segente, fz-e ecção e c o eleento qe fze pte o te e contolo e geo e nção plente lento. 3. Máqn e nção tfác 3.. Conttção A áqn e nção tfác e contção nol ão conttí po pte tnt: o etto e o oto. O etto (pte f áqn) é conttío po ccç qe pot núcleo, e gel e chp gnétc eplh e ol ot, no e cv one é onto conjnto e tê enolento ( po c fe) poto etcente. O oto (pte óvel áqn) é coloco no nteo o etto, teno p o efeto, fo e clno. Tl coo o etto, o oto é conttío po núcleo gnétco e tê enolento efo e 0º. Ete núcleo gnétco encont-e poo ob o veo, nolente e ço. O núcleo o etto e o oto eve peent lt peeble gnétc p qe ej c nten ene e flo à ct e foç gnetootze não to elev. Coo o cpo e nção gnétc é vável no tepo, ete núcleo ão ee e pe gnétc qe poe e e o tpo: coente e Foclt e hteee. Intee tlz tel co peqen áe o cclo e hteee e co etênc elev. Ipot n lent qe o enolento o oto poe peent o tpo e contção: e gol e eqlo o bobno. No oto e gol e eqlo ple o contoe, e cobe o líno, ão coloco e cv plelente o veo áqn enveo e eteno ânglo p nl 3ª hónc coente otóc. Ete contoe e b 8

33 etênc, p gnt bo enento e fnconento nonl, encont-e cto-ccto e c etee po nel conto. O conjnto o tel conto te o pecto e gol e eqlo (fg 3.3), one ev o noe o ete tpo e oto. E ceto tpo e otoe gol é nteente ol, conttno o conjnto potvo etonente obto. Jnto o né o topo poe e encont lhet p ventlção qe hbtlente fze pte peç íg qe contt o contoe e o né qe o cto-cct penenteente não hveno necee e o ol. Fg 3.3 Eqe e oto e gol e eqlo ple. Ete otoe (co oto e gol ple) poe te bnáo e nqe e fc ntene. A coente bov net tção é vá veze peo à coente nonl [9]. Co o popóto e ent o bnáo e nqe e n o vlo coente e nqe, et contção poe e copleent po gol eteo et co etênc fcenteente elev. Ete tpo e contção enon-e po oto e gol pl. D e fo, ete tbé otoe e gol tpl. P o eo efeto tbé e poe opt pel tlzção e b e pofne coneável no enolento o oto (oto e gol e b pofn). Qe nete co, qe no co tlzção e gol pl (o tpl), o efeto pelcl egl totcente etênc o oto e fnção veloce. No otoe bobno o enolento e tel conto ão coloco e cv e olo (fg 3.4). São eelhnte o enolento o etto e encont-e lgo e etel o e tânglo. O tê contoe e lnh o enolento ão lgo né e cobe olo e oláo co o oto. A lgção o eteo é obt tvé e tê ecov qe fze contcto co c ete né. U vez qe o oto e encont e 9

34 ovento, et ecov ão eleento qe etão jeto lg egte, o qe e tz e cto e ntenção. A áqn íncon co oto bobno peent g e lbee pleent e elção à áqn e oto e gol. Ete g e lbee é poveto, nolente, p elho ccteítc e nqe et áqn [9]. Enolento Ten o enolento Ecov Ané colectoe (elznte) Fg 3.4 Eqe e oto bobno. 3.. Poção o cpo gnte Conee-e o etto e áqn e nção co p e pólo (fg 3.5) cj bobn ão peco po coente tfác ef ente e 0 no tepo: b + ( t) I co( t) ( t) I co( t 3) b ( t) I co( t 3) c -c +b 0º 40º -b +c De coo co [0], e coente qe ccl n bobn fo nol no tepo, o cpo gnétco po el co vá nol no epço e no tepo: H N n (, t) ( t) one N é o núeo e contoe po qnte eléctco e fe e epe o entefeo. A, c fe á contb co cpo plnte qe v no tepo co plte qe epene poção, : c + Fg 3.5 Dpoção tê bobn no etto e áqn e nção co p=. 0

35 H H H b c N (, t) ( t)n( ) N (, t) b ( t)n( 3) N (, t) c ( t)n( 3) ( 3.) O cpo eltnte no entefeo é obepoção tê coponente: H e H e (, t) H (, t) H (, t) H (, t) Sbttno epeõe coente tfác e (3.) e fzeno o te-e qe: N (, t) In( )co( t) n( 3) co( t 3) n( 3) co( t 3) Ateneno à eg tgonoétc n( A)co( B) n( A B) n( A B) H e b c, te-e: N I (, t) 3n( t ) n( t ) n( t 4 3) n( t 4 3) Net epeão, tê últ pcel no pênte ecto epeent o e tê nóe co e plte ef ente e 0º. Seno e o nl, o cpo totl é então o po: H e 3 N (, t) I n( t ) De coo co [] foç gnetootz eltnte, F e, oc ete cpo gnte é po: Fzeno F F e 3 (, t) H T (, t) N I n( t ) N I eqção nteo poe e eect egnte fo: F e 3 (, t) F n( t ) A, o cpo co po enolento tfáco pecoo po coente tfác ge o cho cpo gnte, e tbção nol no epço, co 3/ plte qe e c pen po bobn co coente e gl plte. Ete cpo g co veloce ngl no ento bobn e coente nt p e coente t, e o e áo epcl p ob o eo gnétco e c fe qno coente n e é á [0].

36 3..3 Pncípo e fnconento O cpo gnétco gnte etá n be o pncípo e fnconento áqn e coente lten e gel, gpo one e ncl áqn e nção o íncon. O cpo o etto v pno pelo oto, e e fo c conto ete ente cpo vável no tepo. Pel le nção, o nz foç electootze no contoe o oto qe, etno cto-ccto, pete cclção e coente otóc [0]. Et ge, potnto, po nção, í o noe e áqn e nção. A tenõe nz no oto ão ef ot, co to tepo popocon à feenç e poção geoétc o contoe. A, ge totcente coente polfác no oto. Alentno o etto co coente e feqênc, o cpo ettóco o à e veloce ngl, e elção o etto. Se o oto g à veloce no ento o cpo gnte, ente o cpo p po ele co veloce. É e veloce qe e nze foç electootze no oto, pelo qe coente o oto tê feqênc ngl = [0]. A bobn o oto, teno coente e feqênc, c cpo otóco qe g, e elção el, à veloce ngl. Coo e bobn, f o oto, g co ele à veloce e elção o etto, veloce o cpo o oto e elção o etto é + =, o ej, é íncono co o o etto. A, coo o cpo otóco não etá fo e elção o oto, e ete não o à veloce e ncono, o o cpo ecoeg obe ele - í ot egnção e áqn íncon. A feenç e veloce etente ente veloce íncon o cpo gnétco gnte e veloce e otção o oto enon-e ecoegento () e é o po: Se o oto o à veloce e ncono, =, vê o cpo gnte óvel. Então não ente vçõe e cpo gnétco, =0, e não há nção e coente no e contoe. Não hveno coente no oto, não hveá cpo evo o oto, e e e hve ntecção etto-oto.

37 3..4 Fnconento coo geo íncono Aplcno no veo e áqn íncon elg o eteo bnáo fcente p qe et coece o, vefc-e qe tenão o e ten é vlo el, ptcente nlo, qe coepone o vlo o flo enecente no oto áqn. Ete fcto eve-e à concentção fnçõe e ectção e e tânto e potênc ctv pen no enolento o etto. gno áqn à ee e e vzo ecânco, o e ege e fnconento eá coo oto co peqeno ecoegento potvo, o ej, veloce o oto eá to pó o ncono lgeente nfeo. Se, po oto lo, e plc bnáo no ento otção o conjnto cele e, ltp veloce e ncono, áqn p fncon coo geo foneceno eneg à ee. Conto, p gnetzção, áqn íncon pec qe ee lhe foneç eneg ectv neceá. A ocção áqn íncon bnco e conenoe é olção qe pete o fnconento obe cg ol. O te eltnte toect-e e, ne conçõe, e eenvolve ntble one eltá tenão lten e plte cecente o ten áqn. Net confgção p etblzção é etennte tção o ccto gnétco áqn, epeentno o conenoe, o fonecee eneg ectv, o te e ectção [] Moelo nâco no efeenc bc, e q O oelo e ccto ntvo tfáco eqlbo co coplento ente fe, coo é o co o etto e o oto áqn íncon, poe e epeento pelo egnte te e eqçõe feenc, ecto n fo tcl [3]: bc R bc bc (3.) t one [], [] e [] ão tze 3 qe epeent, epectvente, o vectoe e tenõe, coente e flo lgo po fe. Ate-e qe etênc ão g po fe, R, não etno etênc e coplento. Po oto lo, te-e qe: bc bc one tz [] englob ntânc póp ( l ) e út (e ólo, ): 3

38 4 bc bc bc t R ' t R l l l A, eqção (3.) poe e eect egnte fo: (3.3) A tnfoção e Clke pete obte eqçõe ecopl no te e cooen 0 o contáo o qe contece e (3.3) egnte fo: t C C C R C one [C] é tz e Clke não epezno coponente hoopol e fzeno o eo concente co fe : C Seno et tnfoção ntá, te-e qe: (3.4) vno: l l l C C ' U vez qe o elto o tê coente é nl (po e cone qe áqn é eqlb e não te neto) poe-e gno coponente hoopol (vto e glente nl) e pen coponente. Conee-e go egnte notção cople one e fze conc o eo el e gnáo co o eo e, epectvente, o ej, j. A tnfoção ect e gnez e cooen e bc p n notção vectol é fet egnte fo: c b k, co 3 3 j e j