Análise, projeto e implementação de um arranjo flexível de conversores estáticos para sistemas de conversão de energia eólica conectados à rede
Resumo
Esta Tese trata da análise, projeto e implementação de um arranjo flexível de conversores
estáticos para sistemas de conversão de energia eólica conectados à rede. As principais
características do arranjo flexível proposto são: (i) expansão dos limites de capabilidade
de potência reativa, (ii) alta eficiência, principalmente para condições de baixa velocidade
do vento em que a potência ativa é reduzida, (iii) baixo conteúdo harmônico das
correntes de saída. O arranjo flexível de conversores possui diversos modos de operação
e esta Tese propõe uma metodologia para selecionar os modos de operação redundantes.
Dessa forma, o método proposto estima a vida útil dos dispositivos semicondutores de
potência a fim de aumentar a confiabilidade do sistema de conversão de energia eólica.
Além disso, é proposta uma estratégia de modulação híbrida para conversores estáticos
de potência com múltiplas pernas em paralelo acopladas magneticamente. A modulação
híbrida proposta traz os benefícios da abordagem vetorial, tais como flexibilidade de escolha
de sequências de comutação combinados com abordagem geométrica cuja principal
vantagem é a simplicidade de implementação. Como resultado, é possível a obtenção de
tensões equivalentes com múltiplos níveis, bem como o equilíbrio das correntes entre as
pernas adjacentes do conversor. Para isso, é utilizado o conceito de vetores virtuais, que
permitem estabelecer os limites para síntese de tensão a fim de impor o equilíbrio das
correntes e evitar a saturação do indutor acoplado. Resultados experimentais são apresentados
para validar e demonstrar o bom desempenho do arranjo flexível de conversores
e das técnicas de modulação propostas.