Desenvolvimento de aplicação para controle da emulação em tempo real de turbinas eólicas em bancada

Abstract

A energia eólica é indubitavelmente uma realidade na matriz energética brasileira. Sendo a terceira maior fonte de energia elétrica do país em capacidade instalada, cada vez vem ganhando mais espaço com a inerente preocupação ambiental e a consequente urgência em descarbonizar cada vez mais nossa matriz energética. Todos os dias diversos estudos são desenvolvidos com o objetivo de implementar novas tecnologias que permitam o aumento da eficiência e integração à matriz energética dos aerogeradores, seja para a aplicação na geração centralizada em parques eólicos ou em sistemas de geração distribuída. O desenvolvimento e os testes de novos equipamentos utilizados no processo de conversão da energia eólica se beneficiam do uso de sistemas capazes de recriar as condições da aplicação, uma vez que seria inviável utilizar o vento em um local para isto, o qual teria certamente características peculiares e possivelmente não geraria de maneira constante as variações e os limites de operação, condições necessárias para testar novos equipamentos. Para este fim são utilizados sistemas de emulação em tempo real, também denominados Power-Hardware-in-the-Loop. Tais sistemas são controlados por microcontroladores ou computadores que necessitam serem programados para tal função. Este trabalho visa implementar uma aplicação que permite realizar a emulação em tempo real de turbinas eólicas utilizando um sistema físico de inversor, motor e gerador, com o objetivo de integrá-la às fontes energéticas despacháveis de uma microrrede e possibilitar futuros estudos de análise de turbinas eólicas.

Wind energy is undoubtedly a reality in the Brazilian energy matrix. As the third largest source of electric energy in the country in installed capacity, it is increasingly gaining ground with environmental concerns and the consequent urgency to increasingly decarbonize our energy matrix. Every day, several studies are developed with the objective of implementing new technologies that increase the efficiency and integration to the energy matrix of the wind turbines, whether for an application in centralized generation in wind farms or in distributed generation systems. The development and testing of new equipment used in wind energy conversion systems benefits from the use of systems capable of recreating the conditions of the application. It would be unfeasible to use the wind in a certain location for this, which would certainly present peculiar characteristics and possibly would not often generate typical variations and operating limits. These are necessary conditions to test new equipment. For this purpose, real-time emulation systems, also called Power-Hardware-in-the-Loop, are used. Such systems are controlled by microcontrollers or computers that need to be programmed for this function. This work aims to implement an application that allows real-time emulation of wind turbines using a physical inverter, motor and generator system, with the objective of integrating it with the dispatchable energy sources of a microgrid and enabling future wind turbine analysis.