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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/5348| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Modelagem e Simulação de uma Micro Geração Hidroelétrica Conectada à Rede de Energia Elétrica |
| Autor(es): | Julio Cezar Oliveira de Souza Lescano |
| Primeiro orientador: | Luigi Galotto Junior |
| Resumo: | As hidroelétricas convencionais contêm um problema ambiental e social causado pela necessidade de barragens para a criação de reservatório para, além de armazenar água - e consequentemente energia potencial hidráulica - controlar a vazão de água no bico injetor para a turbina. Uma forma de eliminar esses problemas é a geração hidrocinética, que utilizam apenas a vazão natural dos rios, análogos à geração eólica. O presente trabalho primeiramente apresenta um modelo de simulação de uma turbina hidroelétrica do tipo Pelton, utilizando dados coletados em um projeto anterior do autor. Após o modelo gerado para a simulação, a segunda etapa do projeto consiste em elaborar um conversor de potência e um sistema de controle para a injeção de potência na rede elétrica. O sistema de geração é composto por um gerador síncrono de ímã permanente, que tem sua tensão de saída retificada, entregue a um barramento de corrente contínua, que por um inversor fonte de tensão, injeta corrente elétrica na rede. O sistema de controle é composto por: um MPPT (Maximum Power-Point Tracking), que afere a tensão e corrente no barramento de corrente contínua e gera a uma referência de tensão do link CC para a máxima potência do sistema turbina-gerador; um controlador de tensão do link CC, que fornece a referência para o controle de injeção de corrente elétrica na rede; e pelo PLL (Phase-Locked Loop), que produz a modulante para o inversor fonte de tensão. O presente projeto tem outra importante contribuição, que consiste na análise da operação da turbina hidráulica em conjunto com o gerador de ímã permanente e o retificador, onde foi possível identificar a tensão e a potência do conjunto disponível para cada valor de vazão de entrada na turbina. Destaca também os pontos de máxima potência deste sistema, em função da vazão e dos limites físicos de tensão escolhidos para a operação do inversor de tensão a ser conectado à rede elétrica. Por fim, as análises foram repetidas com uma turbina de eixo horizontal, para a validação e aplicação do método, demonstrando a facilidade da metodologia proposta, que pode subsidiar futuros desenvolvimentos e implementações práticas. |
| Abstract: | As conventional hydroelectric power plants are reaching physical and environmental constraints, hydrokinetic turbines, which use only a natural flow from the rivers analogous to wind generation, may become a growing solution to overcome these limits. There is still an unexplored hydropower potential, which is more ecologically correct to take advantage of in a distributed and not dammed way. This paper describes a power converter topology and a control system for a hydraulic turbine to inject power into the grid proportional to the river flow rate. The control system is composed of: an MPPT (Maximum Power Point Tracking), which measures the voltage and current in the DC bus and generates a voltage reference of the DC link for the maximum power of the turbine-generator system; by the DC link voltage controller, which provides a reference for the control of electric current injection into the network; and by the single-phase instantaneous current control of the grid-connected voltage source inverter. One of the contributions consists of identifying the operating conditions and limits of the whole system, composed of the hydraulic turbine, the electric generator, and the power converter. The same methodology may be applied to design specific sets of a turbine-generator-converter system for each application. |
| Palavras-chave: | Geração Hidrocinética, Conectado à rede elétrica, MPPT, Sistemas de controle. |
| País: | Brasil |
| Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
| Sigla da Instituição: | UFMS |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/5348 |
| Data do documento: | 2022 |
| Aparece nas coleções: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica |
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