Emulação dos regimes permanente e transitório das turbinas de eixo horizontal incluindo o modelo estático da turbina Magnus
Abstract
A instalação de parques eólicos tem se expandido não só no mundo, mas também no Brasil. A
energia eólica, apesar de ser já bastante consolidada, ainda é palco para muitos trabalhos
científicos e pesquisas na indústria nas áreas de controle, topologias de conversores de
potência e estabilidade na conexão de aerogeradores com a rede. Devido a este fato junto com
a sazonalidade do vento, torna-se difícil estudar esse tipo de fonte em seu âmbito de operação,
sendo assim desejável um ambiente controlado para testes. Esta dissertação apresenta uma
topologia para emulação de turbinas de eixo horizontal (HAWT) utilizando um motor de
corrente contínua para acionar geradores com o mesmo torque que haveria caso estivessem
acoplados a uma turbina real. Para melhor verossimilhança com as turbinas em campo, além
do modelo estático composto pelo ângulo de passo das pás e o coeficiente de potência,
propõe-se um modelo dinâmico para representar o efeito cortante do vento, o sombreamento
da torre e o direcionamento da turbina em relação ao vento. Além do mais, o modelo proposto
permite também a emulação de máquinas de grande inércia usando motores de menor porte,
pela simples alteração do torque imposto ao gerador. O diferencial nesta dissertação consiste
na possibilidade de emulação da turbina Magnus, que é um aerogerador que possui cilindros
girantes no lugar das tradicionais pás presentes nas HAWT, que aumentam o torque
disponível. Com isto, pode-se mostrar como a turbina Magnus pode gerar maior potência em
baixas velocidades vento. São apresentados então os resultados simulados e experimentais
avaliando o comportamento completo do emulador de turbinas eólicas. Ambas as turbinas são
analisadas com e sem MPPT. Finalmente, são mostradas as conclusões do trabalho e as
propostas para futuros trabalhos.