Análise e controle de aerogeradores com conversor pleno durante afundamentos de tensão
Resumo
Esta tese trata do problema de operação de aerogeradores com conversores plenos conectados à rede durante afundamentos de tensão equilibrados e desequilibrados. Inicialmente,
os códigos de rede permitiam a desconexão dos aerogeradores durante distúrbios de frequência ou durante afundamentos de tensão. Entretanto, a presente tendência dos
requisitos de conexão em diversos países obriga os aerogeradores a permanecerem conectados a contribuição destes com injeção de corrente reativa visando dar suporte à tensão.
Além disso, alguns critérios especifícos estabelecem que aerogeradores devem ser capazes de utilizar parte de sua capacidade de corrente para promover o suporte de reativos também durante afundamentos desequilibrados. Nesta tese é apresentado um método de sincronismo composto baseado em filtro de Kalman e aplicado para conversores conectados
à rede durante afundamentos de tensão que possam levar a tensão a zero no ponto de conexão. Este possibilita a obtenção das componentes de sequência e as suas tensões em
quadratura de maneira simples, além de apresentar um bom desempenho dinâmico durante afundamentos desequilibrados. Além disso, uma estrutura anti windup é adaptada para operar com um controlador ressonante de corrente possibilitando a minimização da saturação da ação de controle na síntese das correntes de saída. Uma vez que o conversor do lado da rede é capaz de operar em condições severas de maneira adequada, a injeção de corrente reativa de forma a minimizar a tensão se sequência negativa no ponto de conexão é uma possibilidade para a diminuição do fator de desequilíbrio. Entretanto é necessário
limitar as correntes máximas de saída do conversor. Esta tese propõem uma estratégia de limitação de corrente para conversores conectados à rede que possibilita o uso da plena
capacidade de corrente do conversor na injeção de correntes desequilibradas para o suporte de tensão. Para atingir esse objetivo, as referências de corrente são dividas em três
partes e com objetivos distintos. A primeira é associada a potência ativa sincronizada com a tensão de sequência positiva. A segunda representa a parcela de potência reativa
sincronizada com a tensão de sequência positiva e a terceira parcela representa a potência reativa sincronizada com a tensão de sequência negativa. Pelo cômputo da norma máxima das correntes por uma expressão genérica é possível determinar as correntes de referência que respeitam os limites de corrente do conversor. Resultados de simulação e experimentais corroboram as contribuições desta tese.