Sistema de controle para conversores modulares multiníveis utilizados em conexões HVDC de parques eólicos offshore
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2018-02-27Metadatos
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Esta dissertação apresenta um breve histórico do sistema de geração eólica de
maneira geral e o histórico em detalhes do sistema de geração eólica offshore. São apresentados
dados atualizados sobre capacidade instalada, potência de máquinas utilizadas e
distância dos parques eólicos até a costa. Apresenta-se as principais vantagens e os desafios
da geração eólica offshore. São mencionadas as topologias de sistemas de transmissão
dos parques eólicos offshore que podem ser em média tensão com corrente alternada (Medium
Voltage Alternating Current-MVAC), alta tensão com corrente alternada (High Voltage
Alternating Current-HVAC), média tensão com corrente contínua (Medium Voltage
Direct Current-MVDC) e alta tensão com corrente contínua (High Voltage Direct Current-
HVDC). Aborda-se a aplicação de cada uma das topologias anteriores, dando ênfase
na comparação entre HVAC e HVDC, pontuando as limitações da HVAC e as possíveis
vantagens da HVDC em função da distância do sistema de transmissão. Apresenta-se
também o comparativo da tecnologia de conversores comutados pela rede (Line Comutated
Converters-LCC) com conversores alimentados em tensão (Voltage Source Converters-
VSC). É realizado um estudo de caso de um sistema de transmissão utilizando
conversores multiníveis modulares (Modular Multilevel Converters-MMC) e um link em
HVDC. Posteriormente, é apresentado em detalhes o funcionamento do MMC. O sistema
de conversão é formado por duas estações conversoras, uma no lado offshore vinculada
aos aerogerados e outra na costa vinculada com a conexão na rede (grid), ambas com
conversores MMC. A conexão entre as estações conversoras se dará através de um link
HVDC. A metodologia de controle de formação de rede do lado offshore é apresentada.
O controle para sincronização com a rede no lado onshore, bem como controle da tensão
no link HVDC também é abordado no trabalho. Além disso, apresenta-se a metodologia
de controle de energia nos polos dos MMCs presentes em ambas estações conversoras. A
fim de validar os modelos propostos, são apresentados resultados de simulações. Utilizase
um caso base de simulação em que primeiramente irá haver fluxo de potência para
o lado offshore, depois ocorrerá a inversão desse fluxo e por último, o fluxo alcançará o
valor nominal do sistema. Através das simulações apresentadas, verifica-se que o sistema
proposto respondeu de maneira satisfatória.
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