Projeto de um conversor eletrónico para utilização num sistema eólico de produção de energia

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica no Ramo de Automação e Electrónica Industrial

Este estudo pretende apresentar um projeto de um conversor SEPIC, com controlador de corrente para ser implementado num sistema de geração eólico, de baixa potência, para aproveitamento das gamas marginais de funcionamento do gerador. Foi feito todo o estudo, dimensionamento, simulação e implementação física deste conversor bem como do seu controlador. Inicialmente realizou-se um estudo sobre os principais aspetos que tornam a geração de energia eólica atrativa e a importância da utilização de conversores DC/DCacoplados a estes sistemas, para melhoria da eficiência no carregamento de baterias. Posteriormente foi realizado o estudo, implementação dos modelos matemáticos e simulação dos vários equipamentos intervenientes num sistema de geração eólica, de baixa potência, isolado da rede elétrica. Em seguida apresentou-se as vantagens e desvantagens dos conversores DC/DC mais usuais, bem como demonstrou-se o princípio de funcionamento dos mesmos levando à escolha do conversor SEPIC. Fez-se todo o estudo e dimensionamento tanto do conversor SEPIC, bem como do controlador de corrente que lhe confere estabilidade. Após esta etapa, o mesmo foi implementado em software MatLab Simulink. Foi também realizado um estudo de uma técnica de controlo denominada de “mede e afere”, para posterior implementação. Também implementou-se num microcontrolador um algoritmo de monitorização, gestão e controlo de todo o sistema. Após a realização de todas as simulações teóricas, foram realizados ensaios em laboratório para comparação e posterior validação dos modelos.

Abstract: This study intends to present a design of a SEPIC converter with current controller to be implemented in a wind generation system, low power, to use the ranges marginal generator operation. Throughout the study it was done a dimensioning, simulation and physical implementation of this converter and its controller. Initially there was a study about the key aspects that make wind power attractive and the importance of using DC/DC converters coupled to these systems for improving efficiency in battery charging. Later the study was conducted, implementation and simulation of mathematical models of various equipment involved in wind power generation system, low power, isolated from the power grid. Then had the advantages and disadvantages of DC/DC converters most usual and showed an operating principle of them leading to the choice of the SEPIC converter. There was entire study and design of both the SEPIC converter, and the current controller which gives stability. After this step, the same was implemented in MatLab Simulink. It was also a study of a control technique called “perturbation and observation" for subsequent implementation. It was also implemented in a microcontroller, an algorithm for monitoring, managing and controlling the whole system. After completion of all the theoretical simulations, laboratory tests were performed for comparison and further validation of the models.