Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2014
Autor(a) principal: Dranka, Géremi Gilson
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Pato Branco
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: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1091
Resumo: The insertion and expansion of distributed generation bring about intrinsic challenges, especially concerning to the reliability and operation of the electric power system, which results in a paradigm shift imposed on power distribution systems. Among the challenges and opportunities associated to distributed generation, the islanded operation of distribution systems and microgrids has grown considerably. In this context, this paper proposes operational and control strategies to properly allow the operation of a wind generation system. The proposed control is based on a supplementary control loop, added to the speed control loop of the wind turbine. The proposed control loop consists of a paradigm shift to control the DC-link voltage, since in traditional systems the DC-link voltage is usually controlled only by the BESS. The proposed supplementary control loop reduces the number and duration of the BESS actuations. Furthermore, the proposed strategy can contribute to enhance the reliability and the life cycle of the energy storage device. This work also proposes a new methodology for minimum sizing of battery energy storage systems to allow the islanded operation of wind power systems. The methodology considers a maximum load step to be supplied by the system. Finally, the proposed control and operational strategies with the BESS are evaluated and validated throughout mathematical analysis and simulation in the time domain using the proposed system. The proposed control strategy was effective in regulating the DC-link voltage, allowing the islanded operation of a wind power system based on synchronous generator with full-size power converters.
id UTFPR-12_d88d088a890853a28afd5b14dcc8b488
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/1091
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de bateriasGeração distribuída de energia elétricaEnergia - Fontes alternativasEnergia eólicaSistemas de energia elétricaBaterias elétricasDistributed generation of electric powerRenewable energy sourcesWind powerElectric power systemsElectric batteriesThe insertion and expansion of distributed generation bring about intrinsic challenges, especially concerning to the reliability and operation of the electric power system, which results in a paradigm shift imposed on power distribution systems. Among the challenges and opportunities associated to distributed generation, the islanded operation of distribution systems and microgrids has grown considerably. In this context, this paper proposes operational and control strategies to properly allow the operation of a wind generation system. The proposed control is based on a supplementary control loop, added to the speed control loop of the wind turbine. The proposed control loop consists of a paradigm shift to control the DC-link voltage, since in traditional systems the DC-link voltage is usually controlled only by the BESS. The proposed supplementary control loop reduces the number and duration of the BESS actuations. Furthermore, the proposed strategy can contribute to enhance the reliability and the life cycle of the energy storage device. This work also proposes a new methodology for minimum sizing of battery energy storage systems to allow the islanded operation of wind power systems. The methodology considers a maximum load step to be supplied by the system. Finally, the proposed control and operational strategies with the BESS are evaluated and validated throughout mathematical analysis and simulation in the time domain using the proposed system. The proposed control strategy was effective in regulating the DC-link voltage, allowing the islanded operation of a wind power system based on synchronous generator with full-size power converters.A inserção e a expansão da geração distribuída (GD) trazem desafios intrínsecos relacionados, sobretudo, a confiabilidade e operação do sistema elétrico de potência (SEP), o que resulta em uma mudança de paradigma imposta aos sistemas de distribuição de energia. Dentre os desafios e oportunidades associados à geração distribuída, destaca-se a operação ilhada dos sistemas de distribuição e microrredes. Nesse contexto, esse trabalho propõe estratégias operacionais e de controle para viabilizar a operação de sistema eólicos. O controle proposto baseia-se em uma malha de controle suplementar, adicionada à malha de controle de velocidade da unidade eólica. A malha de controle proposta consiste em uma quebra de paradigma para o controle da tensão no barramento CC, pois nos sistemas tradicionais essa tensão é normalmente controlada apenas pelo banco de baterias. Através do controle suplementar proposto, torna-se possível reduzir o número e a duração de atuações do banco de baterias, aumentando sua vida útil. Propõe-se ainda, como contribuição, uma metodologia para o dimensionamento mínimo do sistema de armazenamento de energia baseado em banco de baterias para permitir a operação ilhada autônoma de sistemas eólicos. Esse dimensionamento considera um degrau de carga máximo que deverá ser atendido pelo sistema. Por fim, as estratégias operacionais e de controle propostas em conjunto com o sistema de armazenamento de energia são avaliadas e validadas por meio de análises matemáticas e simulações no domínio do tempo utilizando o sistema proposto. Os resultados obtidos demonstraram que o controle proposto permitiu a operação autônoma de um sistema eólico baseado em gerador síncrono com conversor estático completo.Universidade Tecnológica Federal do ParanáPato BrancoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaOliveira, Ricardo Vasques deDranka, Géremi Gilson2015-04-21T21:15:55Z2015-04-21T21:15:55Z2014-12-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfDRANKA, Géremi Gilson. Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias. 2014. 193 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2014.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1091porreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccess2016-02-02T17:28:37Zoai:repositorio.utfpr.edu.br:1/1091Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestriut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.bropendoar:2016-02-02T17:28:37Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.none.fl_str_mv Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias
title Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias
spellingShingle Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias
Dranka, Géremi Gilson
Geração distribuída de energia elétrica
Energia - Fontes alternativas
Energia eólica
Sistemas de energia elétrica
Baterias elétricas
Distributed generation of electric power
Renewable energy sources
Wind power
Electric power systems
Electric batteries
title_short Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias
title_full Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias
title_fullStr Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias
title_full_unstemmed Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias
title_sort Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias
author Dranka, Géremi Gilson
author_facet Dranka, Géremi Gilson
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Oliveira, Ricardo Vasques de
dc.contributor.author.fl_str_mv Dranka, Géremi Gilson
dc.subject.por.fl_str_mv Geração distribuída de energia elétrica
Energia - Fontes alternativas
Energia eólica
Sistemas de energia elétrica
Baterias elétricas
Distributed generation of electric power
Renewable energy sources
Wind power
Electric power systems
Electric batteries
topic Geração distribuída de energia elétrica
Energia - Fontes alternativas
Energia eólica
Sistemas de energia elétrica
Baterias elétricas
Distributed generation of electric power
Renewable energy sources
Wind power
Electric power systems
Electric batteries
description The insertion and expansion of distributed generation bring about intrinsic challenges, especially concerning to the reliability and operation of the electric power system, which results in a paradigm shift imposed on power distribution systems. Among the challenges and opportunities associated to distributed generation, the islanded operation of distribution systems and microgrids has grown considerably. In this context, this paper proposes operational and control strategies to properly allow the operation of a wind generation system. The proposed control is based on a supplementary control loop, added to the speed control loop of the wind turbine. The proposed control loop consists of a paradigm shift to control the DC-link voltage, since in traditional systems the DC-link voltage is usually controlled only by the BESS. The proposed supplementary control loop reduces the number and duration of the BESS actuations. Furthermore, the proposed strategy can contribute to enhance the reliability and the life cycle of the energy storage device. This work also proposes a new methodology for minimum sizing of battery energy storage systems to allow the islanded operation of wind power systems. The methodology considers a maximum load step to be supplied by the system. Finally, the proposed control and operational strategies with the BESS are evaluated and validated throughout mathematical analysis and simulation in the time domain using the proposed system. The proposed control strategy was effective in regulating the DC-link voltage, allowing the islanded operation of a wind power system based on synchronous generator with full-size power converters.
publishDate 2014
dc.date.none.fl_str_mv 2014-12-12
2015-04-21T21:15:55Z
2015-04-21T21:15:55Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv DRANKA, Géremi Gilson. Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias. 2014. 193 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2014.
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1091
identifier_str_mv DRANKA, Géremi Gilson. Estratégia de controle para a operação ilhada autônoma de uma unidade eólica de geração associada a banco de baterias. 2014. 193 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2014.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1091
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Pato Branco
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Pato Branco
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv riut@utfpr.edu.br || sibi@utfpr.edu.br
_version_ 1850498358976708608