Sistema de geração eólica baseado no gerador de indução de rotor bobinado alimentado por tensões desequilibradas

Due to the increasing wind power participation in the electric power matrixes of various countries, the connection requirements of wind farms to the electrical system have become more demanding in recent years. According to these requirements, wind turbines must remain connected to the network even during certain levels voltage sags and voltage imbalances. Among the wind generation systems, the most commonly used are those based on doubly fed induction generator. However, such system sare sensitive othe power grid disturbances, since the generator statoris directly connected to the grid. Among the different methods in order to minimize such problems, in thisworkisdiscussedacontrolmethodthatactsinacoordinatedmodetodecreasenegativeeffects onwind powersystemcausedbyunbalancedvoltages inthepowergrid. Inthiswork arepresented theinverter connectedtothepowergridandthe doublyfedinductiongeneratormodelsandcontrol strategies that act in reducing oscillations in active or reactive power, or act in eliminating of the current imbalances. The proposed control system is performed on the stationary reference frame and controls the positive and negative sequence components of the currents without decomposition or additional controllers. In this work, the generator limitations are analyzed as a function of the rotor speed and the control strategy used for different levels of imbalance. In order to verify the performance of control system, simulation results with coordinated converters control operations are presented and discussed. Finally, in order to validate the strategies, experimental results obtained for two scenarios of unbalance in the grid voltage are presented.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESDevido à participação crescente da energia eólica nas matrizes de energia elétrica de vários países, os requisitos de conexão das usinas eólicas ao sistema elétrico se tornaram mais exigentes nos últimos anos. De acordo com esses requisitos de conexão, os aerogeradores devem permanecer conectados à rede mesmo durante certos níveis de afundamentos e de desequilíbrios de tensão. Dentre os sistemas de geração eólica, os mais utilizados são aqueles baseados no gerador de indução de rotor bobinado. Porém, tais sistemas são sensíveis a distúrbios da rede elétrica, uma vez que o estator do gerador está diretamente conectado a esta. Dentre os vários métodos para minimizar tais problemas, neste trabalho é abordado um método de controle que atua de forma coordenada na redução dos efeitos negativos no sistema de geração eólica provocados por tensões desequilibradas na rede elétrica. Neste trabalho são apresentados os modelos do conversor conectado à rede elétrica e do gerador de indução de rotor bobinado, bem como as estratégias de controle que atuam na redução das oscilações da potência ativa ou da potência reativa, ou ainda na eliminação dos desequilíbrios das correntes. O sistema de controle proposto é realizado no referencial estacionário e controla as componentes de sequência positiva e de sequência negativa das correntes sem a necessidade de decompô-las e sem a utilização de controladores adicionais. No trabalho também são realizadas análises das limitações do gerador em função da velocidade do rotor e da estratégia de controle empregada para diferentes níveis de desequilíbrio. De forma a verificar o desempenho do sistema de controle, resultados de simulação com a atuação do controle coordenado dos conversores são apresentados e discutidos. Por fim, de forma a validar as estratégias, são apresentados resultados experimentais obtidos para dois cenários de desequilíbrio na tensão da rede elétrica