GIDA

e-xacta, Belo Horizonte, v. 4, n. 3, p. 81-91. (2011). Editora UniBH. Disponvel em: www.unibh.br/revistas/exacta/

ISSN: 1984-3151

SIMULAO DO GERADOR ELICO DUPLAMENTE ALIMENTADO QUANDO SUBMETIDO VARIAO DA

VELOCIDADE DO VENTO

SIMULATION OF DOUBLY FED INDUCTION GENERATOR WHEN SUBMITTED TO CHANGE IN WIND SPEED

Emanuel Philipe Pereira Soares Ramos1; Arlete Vieira da Silva2

Recebido em: 30/10/2011 - Aprovado em: 13/11/2011 - Disponibilizado em: 30/12/2011

RESUMO: A demanda de energia eltrica no mundo crescente. A eletricidade fundamentalmente importante para o desenvolvimento social e econmico de naes, tornando investimentos em energia altamente necessrios. Com o aumento das turbinas elicas ligadas rede de energia e com o aumento de produtores independentes de energia renovvel, estudos relacionados melhor estratgia de controle se tornam indispensveis. Este trabalho apresenta o comportamento do gerador de induo duplamente alimentado (GIDA) exposto variao da velocidade do vento incidente em sua hlice. O trabalho apresentado atravs de simulaes utilizando MatLab/Simulink. O controle exemplificado no trabalho atua na angulao das ps do gerador. PALAVRAS-CHAVE: Gerador de induo duplamente alimentado (GIDA). Gerador Elico.Energia Limpa. ABSTRACT: The demand of electrical energy has been growing worldwide. The electricity is very important to the social and economic development of nations, which needs investments on energy sources. With the increase of wind turbines connected to the power grid and the rise of independent producers of renewable energy, studies related to best control strategy are necessary. This paper presents the behavior of the doubly fed induction generator (GIDA), explaining the variation of wind speed incident on the propeller. This work is presented through simulations using Matlab/Simulink. The exemplified control acts as on the angle of the blades of the generator. KEYWORDS: doubly fed induction generator (GIDA), wind generator.

1 INTRODUO

Com problemas cada vez mais ntidos nos mbitos

ambientais, questes relacionadas ao

desenvolvimento sustentvel visando a preservao

ambiental esto em ascenso.

Os pesquisadores atualmente discutem formas de

aproveitar a energia elica e a solar, mas no Brasil os

investimentos ainda so incipientes, porm h

incentivos do governo que prev futuras instalaes

renovveis, entre elas, a energia elica se mostra

atraente para empresrios do setor energtico.

Nesse trabalho foram abordadas tecnologias de

gerao elica enfatizando o modelo GIDA, atravs da

observao do comportamento do gerador elico

perante as variaes do vento incidido em suas

hlices.

Foram apresentados mtodos de controle para a

melhor utilizao do gerador elico diante das falhas

simuladas, onde se pode notar que em cada caso

1 Engenheiro Eletricista. Centro universitrio de Belo Horizonte, 2011. Professor CETEL - SENAI. Belo Horizonte, MG. [email protected].

2 Mestre em Geografia e Analise Ambiental IGC/UFMG, 2002. Professora do Centro Universitrio de Belo Horizonte - UniBH. Belo Horizonte, MG. [email protected].

82


simulado um mtodo de controle indicado para

melhor desempenho e proteo do sistema.

Os resultados das simulaes desenvolvidas foram

apresentados no decorrer do trabalho e as

concluses, detalhadas ao final de todo o estudo.

2 REGIME DE VENTO BRASILEIRO

De acordo com a SOARES (2010), o Brasil

favorecido quando se analisa a quantidade de ventos

gerados no pas. O cenrio brasileiro caracterizado

por uma presena duas vezes superior mdia

mundial e pela volatilidade de apenas 5% (oscilao

da velocidade), o que permite prever o volume de

vento a ser produzido.

A mesma autora afirma ainda que outra varivel que

contribui para a operao das usinas elicas que a

velocidade do vento costuma ser maior em perodos

de estiagem, possibilitando a operao de forma a

complementar a gerao por usinas hidreltricas. Sua

operao permitiria, portanto a estocagem da

energia eltrica. A FIG. 1 mostra o potencial elico

brasileiro por regies geogrficas (SOARES, 2010).

O balano do Plano Decenal de Expanso de Energia,

divulgado pela Empresa de Pesquisa Energtica

EPE -, prev que o pas manter at 2019 o mesmo

percentual de 48% de participao de energia

renovvel na sua matriz energtica (EPE, 2007).

Figura 1 - Potencial elico brasileiro. Fonte - EPE, 2007 apud Atlas de Energia Eltrica do

Brasil, p.81.

O crescente incentivo na produo da energia elica

est mudando paradigmas quanto ao custo elevado

de sua produo. Ainda mais cara que a gerao

predominantemente hidreltrica, o preo da gerao

elica, considerando impostos embutidos, pode-se

chegar a R$ 230,00 por MWh, enquanto que o custo

da energia hidreltrica gira em torno de R$100,00 por

MWh. (ANEEL, 2009). O grfico 1 um comparativo

de preos de energia.

Grfico 1

Comparao de preo da energia segundo PSR para o ano de 2008

Fonte - MENDONA, 2009, p. 4.

De acordo com os dados do Atlas de Energia Eltrica

do Brasil publicado pela ANEEL, estima-se que o

potencial elico no Brasil de 143.000 MW, sendo

que 7.694,05 MW j est autorizado para ser

instalado. A regio nordeste a que possui maior

potencial elico. (ANEEL, 2009).

3 TECNOLOGIAS DE USINAS ELICAS

A tecnologia de usinas elicas pode se dividir em

usinas que trabalham com velocidade varivel e com

velocidade constante.

Os geradores elicos podem ser divididos em

geradores ligados diretamente rede eltrica de

energia e geradores que utilizam a eletrnica de

potncia.

3.1 USINAS DE VELOCIDADE CONSTANTE

Segundo PINHEIRO (2004), a principal caracterstica

de uma usina com velocidade constante que,

83


independente da variao do vento local, a velocidade

do gerador permanece constante. Dentre as

tecnologias existentes no mercado, a grande maioria

em operao que utiliza geradores com velocidade

constante conectada diretamente rede eltrica.

3.2 USINAS DE VELOCIDADE VARIVEIS

Conforme afirma PINHEIRO (2004) as usinas com

velocidade varivel, em um futuro prximo, dominaro

o mercado.

De acordo com estudos desenvolvidos por (NUNES,

2003), os principais impulsionadores de tal tendncia

so as caractersticas de capacidade de reduo de

estresse mecnico; reduo de rudo; melhor

aproveitamento de energia gerada; e extrao de

potncia em uma faixa maior de aproveitamento do

vento.

Essa configurao de usina em velocidade varivel

desacopla a velocidade de operao do gerador da

frequncia de operao do sistema eltrico ao qual a

usina est conectada. O gerador pode ser controlado

para adaptar a velocidade rotacional na situao de

melhor aproveitamento s vrias velocidades de vento

instantneas (ALDAB, 2007).

4 GERADOR DE INDUO DUPLAMENTE

ALIMENTADO (GIDA)

Segundo MENDES et al. (2008), uma configurao

bsica dessa tecnologia consiste em um gerador de

induo rotor bobinado com alimentao atravs de

anis deslizantes, onde o estator est conectado

direto rede eltrica por meio de um transformador. E

o rotor alimentado por um conversor CA/CC/CA

construdo por duas pontes conversoras trifsicas

PWM e conectadas entre si atravs de um circuito

intermedirio em corrente contnua (barramento c.c.).

A FIG. 2 ilustra o diagrama dessa tecnologia.

Figura 2 Esquema de um GIDA aplicado numa turbina elica ligada rede.

Fonte - FERREIRA, 2009, p.16.

4.1 SENTIDOS DA POTNCIA

Segundo FERREIRA (2009), o conversor de

frequncia mencionado constitudo por dois

conversores back-to-back controlados por tenso e

unidos por meio de uma ligao c.c.

O autor ressalta que nestes conversores, os

dispositivos comutveis usados so IGBTs, sendo

possvel o trnsito de energia em ambos os sentidos,

pois tanto o circuito estator, quanto o circuito do rotor,

podem fornecer energia para o sistema.

O mesmo autor ainda afirma que quando o gerador

est abaixo da velocidade nominal, denominada

funcionamento sub-sncrono, o rotor absorve energia

da rede e o estator entrega energia para a rede, onde

a potncia Pr retirada do barramento e tende a

diminuir a tenso c.c.

Porm, quando o gerador est acima da velocidade

nominal, no denominado funcionamento hiper-

sncrono, o rotor e o estator entregam energia rede,

onde a potncia Pr transmitida para o capacitor do

barramento c.c. e sua tenso tende a aumentar.

Enquanto que o conversor da rede usado para gerar

ou absorver potncia, a fim de manter a tenso c.c.

constante (FERREIRA, 2009). Este fluxo das

potncias pode ser observado na FIG. 3.

84


Figura 3 Fluxo das potncias Fonte - FERREIRA, 2009, p. 17.

Uma notvel vantagem dessa tecnologia o menor

custo dos equipamentos de eletrnica de potncia. Em

seus estudos FERREIRA (2009) afirma que a

tecnologia GIDA permite que os conversores utilizados

tenham uma potncia correspondente a 30% da

potncia nominal da mquina.

4.2 MODELO MATEMTICO DA MQUINA DE

INDUO DO TIPO ROTOR BOBINADO EM REGIME

ESTCIONARIO

Para se ter maior domnio do sistema de gerao

usando a tecnologia GIDA, deve-se conhecer o

modelo matemtico da mquina de induo

duplamente alimentada em regime estacionrio.

Segundo SILVA (2005), esse modelo apresenta boa

relao custo benefcio, pois fornece informaes para

o projeto da estratgia de controle, alm de permitir a

especificao de alguns componentes do circuito de

potncia do GIDA.

NOVOTNY e LIPO (1996) ilustram este modelo

atravs das equaes que explicam o comportamento

dos circuitos de estator e rotor da mquina de induo

com rotor bobinado (Eq. 1 e 2).

Os autores ressaltam que o estator est interligado

diretamente rede de energia, que possui frequncia

e fixa. As equaes so baseadas em vetores

espaciais descritos em um sistema de coordenadas dq

que gira velocidade sncrona e.

(1)

(2)

onde: e = velocidade sncrona, r = velocidade no

rotor, rr = resistncia do enrolamento de rotor, rs =

resistncia do enrolamento de estator, M = indutncia

mtua, Ls = indutncia de estator, Lr = indutncia de

rotor, is = corrente de estator, ir = corrente de rotor, vs

= tenso nos terminais de estator, vr = tenso nos

terminais de rotor, J = momento de inrcia do

conjunto constitudo por rotor, redutora e turbina

elica.

Segundo NOVOTNY e LIPO (1996), as grandezas de

rotor e estator so representadas em um nico

circuito, para isso necessrio descrever essas

grandezas em um referencial comum, ou seja, as

tenses correntes e impedncias devem ser descritas

com relao a um dos lados da mquina constitudas

por rotor e estator.

A Eq 3 descreve a tenso do rotor referida ao estator,

para tanto multiplica-se a Eq 2 pela razo de

transformao de estator para rotor, denominada a

(NOVOTNY e LIPO, 1996).

(3)

NOVOTNY e LIPO (1996) afirmam que necessrio

referir tambm s correntes e indutncias de rotor ao

estator de forma que a corrente fique dividida por a e

as impedncias multiplicadas por a resultando,

ento, a Eq. 4.

(4)

Ainda de acordo com os autores, para que as

reatncias do circuito de rotor sejam referidas ao lado

85


do estator, as indutncias devem ser multiplicadas

pela frequncia de estator e. Aps efetuar essa

manipulao obtida a Eq. 5, onde o parmetro s

pode ser descrito pela equao s = (e - r)/ e.

(5)

NOVOTNY e LIPO (1996) afirmam que com a tenso,

corrente e indutncias de rotor referidas ao estator,

pode-se combinar a Eq. 5 com a Eq. 1 para

apresentar o circuito equivalente da mquina de

induo em regime estacionrio (FIG. 4).

Os mesmos autores afirmam que o circuito

apresentado na FIG. 4 demonstra que as potncias

nos terminais de rotor e estator independem da razo

de transformao a, onde tambm o conjugado

eletromagntico independe da mesma razo a.

Figura 4 - Circuito equivalente da mquina de induo em regime estacionrio

Fonte - SILVA, 2005, p.37.

De acordo com NOVOTNY e LIPO (1996), usa-se

essa razo de transformao, para facilitar o estudo e

controle da mquina.

No entanto, os mesmos autores ressaltam que, o

efeito da indutncia de disperso de estator no

anulado, mas o sistema de controle pode analisar o

gerador atravs do circuito da FIG. 5, onde a = Ls/M

fazendo com que a mquina real opere prximo da

mquina apresentada na mesma figura.

Figura 5 - Circuito equivalente da mquina de

induo em regime estacionrio com a razo de transformao de rotor para estator dada por a=Ls/M

Fonte: SILVA, 2005, p.38.

Para isso o controlador deve ser projetado em funo

das grandezas do modelo apresentado.

4.3 CONTROLES EXISTENTES

Os principais controles existentes na configurao de

usina elica, pela tecnologia GIDA, so divididos em:

controle situado no lado do rotor; controle situado no

lado da rede; e controle do ngulo das ps do gerador.

Segundo FERREIRA (2009), o Controle do Conversor

Aplicado ao Lado do Rotor, denominado Crotor,

permite que as variaes de potncia geradas,

causadas pelas vrias velocidades do vento, sejam

convertidas em energia cintica do rotor e na energia

eltrica que fornecida rede por meio das bobinas

de alisamento. Isso implica em um melhor rendimento

da potncia de sada da turbina elica, alm de menor

oscilao da corrente injetada na rede.

O mesmo autor afirma que outra caracterstica do

Crotor a capacidade de regular separadamente as

potncias reativas e ativas transacionadas com a

rede. A FIG. 6 ilustra a malha do Crotor.

86


Figura 6 Malha de controle do conversor no lado do rotor

Fonte: MATLAB, 2009.

Ainda por FERREIRA (2009), a potncia de sada

medida nos terminais da rede da turbina. Essa medida

adicionada s perdas de energia total (mecnica e

eltrica) do sistema, e esta comparada com a

potncia de referncia obtida atravs das

caractersticas construtivas do gerador, ditas

caractersticas de rastreamento.

Enquanto que o regulador Proporcional-Integral (PI)

usado para reduzir o erro de potncia para zero.

Ressaltando tambm que a sada deste regulador a

corrente de referncia Iqr_ref que deve ser injetada no

rotor. A corrente Iqr medida comparada com a

corrente de referncia Iqr_ref e o erro reduzido a

zero pelo regulador de corrente (PI). A sada desse

controlador uma tenso gerada Vqr no conversor

Crotor.

J o Conversor do Lado Da Rede, denominado Cgrid,

usado para regular a tenso no capacitor do

barramento CC. Essa tecnologia permite que o

conversor Cgrid fornea ou absorva potncia reativa

(FERREIRA, 2009).

Para o mesmo autor, o sistema de controle

apresentado na FIG. 7 consiste em medies das

componentes d e q do sinal c.a. de sequncia positiva

das correntes a serem controladas, alm da medio

da tenso Vdc no barramento c.c., onde a sada do

regulador de tenso CC uma corrente em fase com

a tenso de rede que controla a o fluxo de potncia

ativa denominada Idgc_ref. Enquanto que o regulador

de corrente controla a magnitude e a fase da tenso

gerada pelo conversor Cgrid; e monitorado pela

alimentao, que prev a tenso de sada Cgrid.

FERREIRA (2009) ainda afirma que o valor mximo

da corrente Igc_ref limitado a um valor definido pela

potncia mxima do conversor com tenso nominal.

Quando Idgc_ref e Iq_ref so tais que a magnitude

maior do que esse valor mximo da componente,

Iq_ref reduzida a fim de trazer de volta a magnitude

de seu valor mximo.

Figura 7 - Controle do conversor no lado da rede


O Controle do ngulo de Inclinao das Ps mantido

constante a zero grau at que a velocidade atinja o

ponto de operao crtica estipulada pela

caracterstica de rastreamento descrita por princpios

construtivos do gerador (FERREIRA, 2009).

O mesmo autor afirma que aps o ponto crtico o

ngulo de inclinao proporcional velocidade de

desvio (FIG. 8).

Figura 8 Malha de controle do ngulo de inclinao das ps

Fonte - MATLAB, 2009.

87


5 METODOLOGIA

A metodologia do trabalho inicia-se com o estudo das

estratgias e os mtodos de para garantir: demanda,

eficincia energtica e qualidade de energia entregue

a consumidores finais.

Para melhor domnio da pesquisa, o levantamento dos

tipos de geradores elicos foi estudado para definir o

gerador a ser utilizado no trabalho, o modelo adotado

para foi o gerador de induo duplamente alimentado

(GIDA).

Finalizando a etapa de estudo, inicia-se o processo de

simulaes computacionais baseando-se em

softwares especficos: Simulink/MATLAB.

A simulao possui o objetivo de analisar o mtodo de

controle para a estabilidade e dinmicas do GIDA,

quando submetido a variaes do vento.

Terminando as simulaes, grficos analticos foram

gerados com intuito de obter concluses significativas

para responder os problemas propostos na pesquisa.

6 RESULTADOS E DISCUSSO

6.1 DESCRIO DO MODELO SIMULADO

A FIG. 9 traz o modelo do parque elico simulado, que

possui uma potncia de 9MW, constitudo por seis

turbinas elicas de 1,5MW, conectados a um sistema

de distribuio de energia de 25 kV. O parque elico

interligado com um sistema de potncia de 120 kV por

uma linha de transmisso de 30 km e um

transformador de 47 MVA.

As tenses, correntes da turbina e cargas so

monitoradas constantemente para a proteo do

sistema. A velocidade da mquina e tenso c.c. do

GIDA tambm so monitoradas com o mesmo intuito.

O sistema simulado observado durante 70

segundos.

9 MW Wind Farm(6 x 1.5 MW)

Wind Farm (DFIG Phasor Model)Phasors

pow ergui

V1_B575

I1_B575

P_mean

Q_mean

Wind turbineData acquisition

Trip

Trip Time

WindTurbine

Protection

Wind (m/s)

Trip

mA

B

C

mA

B

C

Wind (m/s)

Trip

Wind TurbineDoubly-Fed Induction Generator

(Phasor Type)1

Wind Turbine

Wind Speed(m/s)

0

0

Scope9

Scope8

Scope7 Scope6 Scope5

Scope4

Scope3

Scope2

Scope15

Scope14Scope13

Scope12

Scope11 Scope10

Scope1

Scope

A

B

C

Plant2 MVA

?

More info

A B C

Load500 kW

ABCN

a

b

c

GroundingTransformer

X0=4.7 Ohms

Vabc_B120

Vabc_B25

Vabc_B575

P_B25

Q_B25

V1_Plant

I1_Plant

Motor_Speed

GridData acquisition Grid

[Trip_WT]

pitch

wr

Vdc

wind

wr

Vdc

pitch

[Trip_WT]

wind

A

B

C

A

B

C

Fault

A

B

C

a

b

c

B575(575 V)

A

B

C

a

b

c

B25(25 kV)

A

B

C

a

b

c

B120(120 kV)

3.3ohms

A

B

C

A

B

C

2500 MVAX0/X1=3

A

B

C

a

b

c

25 kV/ 575 V6*2 MVA

A

B

C

A

B

C

20 km l ine

A

B

C

a

b

c

120 kV/25 kV47 MVA

N

A

B

C

120 kV

A

B

C

A

B

C

10 km line

Generated P(MW)

Vabc_B120 (pu)

Vabc_B120 (pu)Vabc_B25 (pu)

Vabc_B25 (pu)Vabc_B575 (pu)

Vabc_B575 (pu)P_B25 (MW)

P_B25 (MW)Q_B25 (Mvar)

Q_B25 (Mv ar) Vdc (V)

Vdc (V)Speed (pu)

Speed (pu)

Pos. seq. V1_B575 (pu)

Pos. seq. I1_B575 (pu)

Generated Q(Mv ar)

Motor Speed (pu)

I Plant pos. seq. (pu/2 MVA)

V_Plant 2.3kV pos. seq. (pu)

Wind speed (m/s)

pitch angle (deg)

Figura 9Simulao implementada no Simulink/Matlab


O parque elico simulado em um nico bloco

denominado como Wind turbine, multiplicando por

trs, os parmetros abaixo: A sada da turbina de

vento nominal mecnica: 6 x 1.5MW; O gerador de

potncia nominal: 6 x 1.5/0.9 MVA (6 x 1,5 MW a 0,9

PF); O capacitor de barramento nominal DC: 6 x

10000 microfarads.

O transformador de 25 kVA/575V est conectado em

estrela/tringulo diretamente sada do gerador que

possui potncia nominal de 12 MVA. O gerador elico

gera em uma tenso de 575 V, posteriormente essa

tenso elevada para 25 kV, a fim de ser transmitida,

por meio de uma linha de transmisso de 10 km.

O transformador de potncia 47MVA, 120 KVA/25

KVA faz o acoplamento entre o ponto de gerao de

120 KVA. A tenso abaixada para ser transmitida

em uma linha de transmisso de 25 km. O

transformador de 100MVA um sistema de proteo

contra desequilbrio nas fases da linha de

transmisso.

integrado ao sistema uma planta de 2 MVA,

alimentada por uma tenso de 2,3 kV e uma carga

resistiva de 500 kW, alimentada a uma tenso de 575

V.

No bloco da planta de 2 MVA, tem-se um

transformador abaixador que reduz a tenso da linha

88


de transmisso de 25 kV para 2,3 kV, com potncia

nominal de 2,5 MVA.

A planta de 2 MVA constituda de duas cargas: um

motor de 1,68 MVA com fator indutivo de 0,93

alimentado a 2300V e uma carga resistiva de 200 kW,

alimentada na mesma tenso de 2300 V. H ainda um

sistema de correo de fator de potncia feito por um

banco de capacitores com potncia reativa de 800

kVAr.

6.2 PARQUE ELICO PERANTE A VARIAO DO

VENTO

A simulao realizada observa o comportamento do

parque elico perante a variao do vento nas ps do

gerador, a observao ocorreu durante 70s.

No processo de simulao a turbina elica foi

submetida a uma variao de velocidade do vento

entre 8m/s a 32m/s, seguindo uma rampa de

acelerao regido pela equao f(y)=x. A velocidade

do vento aumenta de 8m/s para 32m/s em

aproximados 32s.

A FIG. 10 ilustra a variao do vento no sistema. Entre

o instante que vai de 0 a 10 segundos, o vento

permanece inalterado em 8 m/s, a partir desse

momento a velocidade do vento comea a subir

chegando a atingir um valor de 32 m/s.

A velocidade de trabalho da turbina orientada por

caractersticas fsicas e construtivas do gerador,

definida nessa simulao como sendo 12 m/s, devido

a essa velocidade de trabalho a incidncia do vento

nas ps do gerador deve ser controlada, para que o

gerador trabalhe em sua velocidade nominal.

A FIG. 11 apresenta a correo da p utilizando o

mtodo de controle variando o ngulo de ataque da p

em relao ao vento.

Figura 10 Curva referente a velocidade do vento

Fonte - MATLAB, 2009, s/p.

O ngulo de correo das ps possui limitao

construtiva, que neste sistema 45 graus.

Nota-se que em t = 22 [s] o ngulo da p se ajusta

para 37 graus para que ocorra a estabilizao do

gerador.

Figura 11 Curva referente variao do ngulo da p


A FIG. 12 apresenta a variao de velocidade do

gerador dada em pu. A velocidade tem o pico mximo

em torno de 2.1 pu em 32 s, e permanece acima de

seu limiar natural de 1 pu.

Figura 12 Curva referente velocidade do gerador


89


Conclui-se que a tenso no barramento mesmo em

situao adversa estabelece valores tolerveis de

tenso. As FIG. 12, 13 e 14, respectivamente,

mostram a tenso de rede no barramento de B575V,

B25V e B120V, as tenses so dadas em pu.

Um pequeno transitrio pode ser notado no momento

de pior estabilidade do gerador. Quando o mesmo

est submetido a rajadas de vento de altos valores.

Figura 12 Tenso no barramento B575V






A FIG. 15 ilustra a tenso no barramento Vdc. Essa

tenso mantida aproximadamente constante pelo

controle do conversor Cgrid.

Figura 15 Tenso no barramento CC


Finalmente, a potncia ativa e reativa do gerador

apresentada pelas FIG. 16 e 17, vale salientar que

essa potncia aumenta medida que a velocidade do

gerador sobe, chegando a seu mximo prximo do

nominal que 9 MW, entre 20 e 30 s o gerador est a

uma velocidade de vento acima do aceitvel e o

gerador passa por um transitrio.

Nota-se, entretanto, que em 32 segundos a potncia

abaixa bruscamente, chegando a zero. Isso se justifica

devido ao fato do sistema simulado possuir proteo

contra rajadas de vento acima do permitido. Quando

esse valor alcanado o gerador, assim como seu

sistema de controle, desligado.

Figura 16 Potncia ativa no gerador


90


Figura 17 Potncia reativa no gerador


7 CONSIDERAES FINAIS

Em t = 10 s, a potncia gerada ativa comea a

aumentar sem problemas (em conjunto com a

velocidade da turbina) para atingir o seu valor nominal

de 9 MW em cerca de 20 s. Durante esse perodo de

tempo a velocidade da turbina ter aumentado entre

0,8 pu a 2,1 pu. Inicialmente, o ngulo das ps da

turbina zero grau. Em seguida, o ngulo de

inclinao aumentado de 0 a 37 graus a fim de

limitar a potncia mecnica e estabilizar o gerador.

Observa-se tambm a tenso e a potncia reativa

gerada. A potncia reativa controlada para manter

uma tenso em 1 pu. A turbina elica em potncia

nominal antes de ser desligada pelo sistema de

proteo absorve 0,68 Mvar (gerando Q = -0,68 Mvar)

para controlar a tenso em 1 pu. Conclui-se com as

simulaes desenvolvidas nesse artigo que a

eficincia do sistema de controle, bem como a

atuao do sistema de proteo, estabelece a

desconexo da turbina em situao de operao

crtica.

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REFERNCIAS

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