Estudo, modelagem e controle de uma micro central hidrelétrica com utilização de gerador de indução auto-excitado
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2012-01-30Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
Na última década houve um aumento significativo no interesse em tecnologias
aplicáveis a microgeração de energia elétrica. Fontes de geração de energia hidráulicas,
eólicas e solares representam algumas das tecnologias que tiveram importantes evoluções
decorrentes dos esforços em pesquisas destinados a esta área de geração de energia.
A razão para tal interesse se deve a consolidação do que é chamado futuro em termos
de geração de energia, sendo este baseado na descentralização da geração de energia através
de redes interligadas de pequenos centros geradores/consumidores.
A nível de distribuição, as fontes de geração distribuída, juntamente com as cargas
conectadas ao seu barramento, formariam o que é definido como uma micro-rede.
Dependendo da carga instantânea e da capacidade de geração instalada, uma micro-rede pode
comportar-se como um ponto de consumo ou de geração de energia em diferentes momentos,
sendo capaz também de operar conectada à rede ou de forma ilhada de acordo com a
qualidade da energia fornecida ou necessidade do sistema em caso de falta.
Dentre as tecnologias de microgeração, as micro centrais hidrelétricas (MCH) com
geradores de indução auto-excitados (GIAE) passaram a representar uma excelente opção
para a geração de energia elétrica em áreas isoladas, devido basicamente as suas
características de robustes e baixo custo, quando comparadas às máquinas síncronas. Trata-se
de uma alternativa ao uso de geradores síncronos em sistemas de baixa potência acionados
por pequenos aproveitamentos hidrelétricos, ricos em nosso território nacional.
Neste sentido, a presente Dissertação de Mestrado trata da modelagem e controle de
uma MCH com GIAE com controle de frequência e tensão. O controle de frequência é obtido
a partir do controle de abertura do sistema de alimentação da turbina enquanto que, o controle
de tensão é realizado a partir do controle da potência reativa do conjunto, utilizando para isso
um inversor de tensão.
Partindo destas definições e dos conhecimentos adquiridos, foi proposto um sistema a
ser implementado experimentalmente, composto de uma micro central hidrelétrica, neste caso
um motor acionado por um inversor de tensão, emulando o comportamento de uma turbina
hidráulica, acoplado ao gerador de indução. Os terminais do GIAE alimentam um barramento
onde são conectadas cargas com características distintas, caracterizando uma micro-rede,
tendo como objetivo o controle da estabilidade da tensão e frequência da energia fornecida
pelo gerador ao sistema isolado.
Dentre os estudos desenvolvidos para a implementação do protótipo é possível
destacar: modelagem do sistema trifásico considerado, modelagem do sistema hidráulico,
controle de tensão e frequência e método de sincronismo.
Ao longo desta dissertação, resultados de simulações e experimentais são
apresentados, a fim de que, seja demonstrada a aplicabilidade dos métodos de controle, seus
desempenhos e a viabilidade técnica do sistema.