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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4009| Título: | Controle de frequência por meio da geração eólica operando como gerador síncrono virtual considerando a otimização do ponto de operação da turbina eólica |
| Título(s) alternativo(s): | Frequency control approach based on wind generation operating as a virtual synchronous generator considering the optimization of the wind turbine operating point |
| Autor(es): | Tessaro, Heitor Jose |
| Orientador(es): | Oliveira, Ricardo Vasques de |
| Palavras-chave: | Energia eólica Conversores de frequência Sistema de energia elétrica Wind power Frequency changers Electric power systems |
| Data do documento: | 18-Dez-2018 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | TESSARO, Heitor José. Controle de frequência por meio da geração eólica operando como gerador síncrono virtual considerando a otimização do ponto de operação da turbina eólica. 2018. 199 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2018. |
| Resumo: | A penetração da geração eólica cresceu significativamente em muitos países nas últimas décadas. Como resultado, a resposta da frequência e a estabilidade tornaram-se uma preocupação para os operadores de sistemas de energia. Nesse contexto, este trabalho propõe uma abordagem operacional e de controle para unidades de geração eólica baseadas em conversor pleno, de modo a fornecer simultaneamente inércia virtual, controle primário de frequência e controle secundário de frequência para sistemas de potência com elevada inserção de geração eólica. A abordagem de controle proposta, baseada em gerador síncrono virtual, também permite que a geração eólica opere como formadora de rede (modo de controle de frequência). A seleção dos parâmetros do gerador síncrono virtual é realizada utilizando um processo de otimização que visa melhorar a resposta da frequência do sistema ao mesmo tempo que respeita os limites operacionais do conversor das unidades eólicas de geração. A avaliação do impacto da abordagem de controle proposta sobre a dinâmica eletromecânica das unidades eólicas de geração também é uma contribuição desse trabalho. A principal contribuição deste trabalho é a proposição de uma formulação de otimização que otimiza o ponto de operação da geração eólica, a fim de reduzir a magnitude do desvio da velocidade da turbina eólica após as variações de carga. Como resultado, a otimização reduz a magnitude e o tempo de acomodação da dinâmica mecânica e o estresse mecânico da turbina eólica, da caixa de engrenagens e do gerador. Os resultados mostraram que a abordagem de controle proposta é efetiva no suporte de resposta inercial e regulação de frequência. As análises realizadas também mostraram que a atuação do controle proposto resultou em dinâmicas eletromecânicas adequadas para as unidades eólicas de geração. A abordagem de otimização proposta reduziu significativamente a magnitude do desvio e o tempo de acomodação da velocidade da turbina eólica após as variações de carga. |
| Abstract: | The penetration of wind generation has grown significantly in many countries in the last decades. As a result, the frequency dynamic response and stability have become a concern for power system operators. Thus, this work proposes an operational and control approach for wind generation units based on fully rated converter in order to simultaneously provide inertial response, primary frequency control, and secondary frequency control for power systems with high penetration of wind generation. The proposed control approach, based on virtual synchronous generator, also enables the wind generation to operate as a grid former (frequency control mode). The parameter tuning of the virtual synchronous generator is made through an optimization process which aims to improve the system frequency response, ensuring that the operational limits of the converter employed in the wind generation units are not violated. The assessment of the impact of the proposed control approach on the electromechanical dynamics of the wind generation units is also one of the contributions of this work. The main novel contribution of this work is the proposition of an optimization formulation which optimizes the operating point of the wind generation, in order to reduce the deviation magnitude of the wind turbine speed after load variations. As a result, the optimization reduces the magnitude and settling time of mechanical dynamics of the wind turbine, gearbox, and generator. The results have shown that the proposed control approach is effective in the provision of inertial response and frequency regulation support. The analyses have also showed that the proposed control action resulted in suitable electromechanical dynamics for the wind generation unit. The proposed optimization approach has significantly reduced the deviation magnitude and settling time of the wind turbine speed after load variations. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4009 |
| Aparece nas coleções: | PB - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
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