Análise da instabilidade harmônica em complexos eólicos com aerogeradores do tipo DFIG: Fundamentação, modelagem e mitigação

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Troncha, Giordanni da Silva
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
Brasil
Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43628
http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.415
Resumo: Electrical power systems have been undergoing drastic changes with regard to a series of factors that influence their conventional operating pattern. This is mainly due to a worldwide call for sustainable policies, as well as the popularization and reduction in the cost of technologies that use semiconductors. In this sense, there is currently a massive integration of centralized renewable energy sources with non-linear characteristics, distributed generation units (DGs) and non-linear loads, such as electric vehicles and motor speed controllers. In this context, as new technologies in the energy sector become more mature and new resources are gradually developed, a diversity of types of energy generation sources are being incorporated into modern electrical grids, becoming a significant portion of the country's energy matrix. The significant increase in global energy demand in the last decade, as well as growing concerns about global warming, have led to processes of searching for alternative technologies to traditional ones, in order to move towards an energy supply focused on the decarbonization of the electricity sector. This, in turn, causes a change in the paradigms of electricity generation and consumption and, consequently, stimulates an energy transition. In view of these considerations, this thesis has proposed to clarify the conceptual differences of harmonic emission phenomena, in addition to proposing a detailed bibliographic review of the main methods of modeling wind systems, focusing on strategies in the time domain. To this end, three different wind turbine models were implemented in the ATPDraw® simulator. In addition, after the computational evaluation, a practical investigation of strategies for analyzing these phenomena was carried out, using the computational tools discussed and measurements performed in the field. Subsequently, methods for mitigating such events were proposed, considering not only the technical effectiveness, but also the cost-benefit of the application.
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This is mainly due to a worldwide call for sustainable policies, as well as the popularization and reduction in the cost of technologies that use semiconductors. In this sense, there is currently a massive integration of centralized renewable energy sources with non-linear characteristics, distributed generation units (DGs) and non-linear loads, such as electric vehicles and motor speed controllers. In this context, as new technologies in the energy sector become more mature and new resources are gradually developed, a diversity of types of energy generation sources are being incorporated into modern electrical grids, becoming a significant portion of the country's energy matrix. The significant increase in global energy demand in the last decade, as well as growing concerns about global warming, have led to processes of searching for alternative technologies to traditional ones, in order to move towards an energy supply focused on the decarbonization of the electricity sector. This, in turn, causes a change in the paradigms of electricity generation and consumption and, consequently, stimulates an energy transition. In view of these considerations, this thesis has proposed to clarify the conceptual differences of harmonic emission phenomena, in addition to proposing a detailed bibliographic review of the main methods of modeling wind systems, focusing on strategies in the time domain. To this end, three different wind turbine models were implemented in the ATPDraw® simulator. In addition, after the computational evaluation, a practical investigation of strategies for analyzing these phenomena was carried out, using the computational tools discussed and measurements performed in the field. Subsequently, methods for mitigating such events were proposed, considering not only the technical effectiveness, but also the cost-benefit of the application.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorTese (Doutorado)Os sistemas elétricos de potência vêm sofrendo mudanças drásticas no que diz respeito à uma série de fatores que influenciam seu padrão de operação convencional. Isto se deve principalmente ao fato de um apelo mundial por políticas sustentáveis, assim como a popularização e a redução do custo de tecnologias que fazem uso de semicondutores. Nesse sentido, tem-se, na atualidade, a integração massiva de fontes de energia renováveis centralizadas de características não-lineares, unidades de geração distribuídas (GDs) e cargas não-lineares, tais como os veículos elétricos e controladores de velocidade de motores. Nesse âmbito, à medida que novas tecnologias no setor de energias tornam-se mais maduras e novos recursos são gradualmente desenvolvidos, uma diversidade de tipos de fontes de geração de energia vem sendo incorporadas às redes elétricas modernas, tornando-se uma parcela significativa da matriz energética do país. O aumento expressivo da demanda energética global na última década, bem como as crescentes preocupações com o aquecimento global têm acarretado processos de buscas por tecnologias alternativas às tradicionais, de modo a caminhar para um suprimento energético com o foco na descarbonização do setor elétrico. Isto, por sua vez, provoca uma mudança nos paradigmas de geração e consumo de eletricidade e, em consequência, estimula uma transição energética. Diante de tais considerações, a presente tese tem se propôs a esclarecer as diferenças conceituais dos fenômenos de emissão harmônica, além de propor uma revisão bibliográfica detalhada dos principais métodos de modelagem de sistemas eólicos, com foco em estratégias no domínio do tempo. Para tanto, três distintos modelos de aerogeradores foram implementados no simulador ATPDraw®. Além disso, após a avaliação computacional, foi realizada uma investigação prática de estratégias de análise desses fenômenos, utilizando para tanto as ferramentas computacionais abordadas e medições realizadas em campo. Na sequência, foram propostos métodos de mitigação de tais eventos, considerando não apenas a eficácia técnica, mas também o custo-benefício da aplicação.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia ElétricaSantos, Ivan Nuneshttp://lattes.cnpq.br/0590030130547029Oliveira, José Carlos dehttp://lattes.cnpq.br/5220457650011257Melo, Fernando Cardosohttp://lattes.cnpq.br/8679854811298510Gomes, Luciano Coutinhohttp://lattes.cnpq.br/3372531394380706Moura, Fabrício Augusto Matheushttp://lattes.cnpq.br/8081704801120219Troncha, Giordanni da Silva2024-10-11T14:05:36Z2024-10-11T14:05:36Z2024-06-16info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfTRONCHA, Giordanni da Silva. Análise da instabilidade harmônica em complexos eólicos com aerogeradores do tipo DFIG: Fundamentação, modelagem e mitigação. 2024. 116 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.415.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43628http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.415porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2024-10-12T06:18:26Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/43628Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2024-10-12T06:18:26Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false
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Troncha, Giordanni da Silva
Estabilidade Harmônica
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