Estudo das Proteções de Geradores Eólicos Duplamente Alimentados em Ambiente de Co-simulação Embarcada

Code:07.011

Flávio A. L. Franco, Fábio C. N. Caetano, Luan A. Sousa, Renato M. Monaro e Silvio G. Di Santo

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo

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Os aerogeradores com máquinas DFIG possuem algumas particularidades que requerem atenção no desenvolvimento dos sistemas de proteção:

● Variações de frequência, corrente e tensão no rotor;

● Velocidade do gerador sub/super-síncrona;

● Fluxo de potência no rotor positivo ou negativo;

● Acoplamento magnético entre os enrolamentos do estator e do rotor.

Introdução

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Estudar o comportamento das proteções do estator para:

●Sobre/sub-tensão;●Sobre/sub-corrente; ●Sentido de fluxo de potência;●Corrente de sequência negativa.

Para casos de faltas monofásica, bifásica e trifásicas no estator do gerador DFIG simuladas através do MatLab-Simulink.

As proteção são embarcadas em um microcontrolador para aproximar seu comportamento de um relé real empregando o conceito de Co-Simulação.

Objetivos

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Sistema Eólico Simulado

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● Controle Vetorial usando Controlador PI● Orientado à tensão no Conversor do Lado da Rede● Orientado ao fluxo no Conversor do Lado do Rotor● Ajuste baseado no método ótimo simétrico

● MPPT estabelece velocidade de referência do DFIG

Sistema Eólico Simulado-Teste Controle

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●Mudança abrupta da velocidade do vento em 0.5s●Mudança da potência reativa de referência no estator em 0.8s

● As proteções foram embarcadas num microcontrolador ARM Cortex M4● Os sinais elétricos da simulação são enviados ao microcontrolador via interface USB● A resposta das proteções é enviada de volta para o Simulink

PIL-Processor-in-the loop

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Simulações das Proteções Implementadas

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Simulações das Proteções Implementadas

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Falta fase-terra

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Falta Dupla-Fase

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Falta Trifásica

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Falta Trifásica

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Este trabalho estudou comportamento de algumas proteção que podem se aplicadas a Geradores Eólicos DFIG.

Utilizou-se um ambiente embarcado para Co-Simulação

A influência da condição operativa do gerador eólico no comportamento das proteções.

Impacto do controle dos conversores sobre as formas de corrente e tensão.

Conclusões

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Os autores gostariam de agradecer o apoio financeiro do CNPq (Processo: 456517/2014-6) e da FAPESP (Prcesso:2017/09554-0).

Agradecimentos

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