Regulador eletromagnético de frequência aplicado no controle de velocidade de geradores eólicos

The constant necessity for new sources of renewable energy is increasingly promoting the increase of investments in this area. Among other sources, the wind power has been becoming prominent. It is important to promote the search for the improvement of the technologies involved in the topologies of the wind turbines, seeking for alternatives which enhance the gotten performance, despite the irregularity of the wind speed. This study presents a new system for speed control, in this case applied to the wind turbines - the Electromagnetic Frequency Regulator (EFR). One of the most used devices in some topologies is the mechanical gearboxes which, along with a short service life, often represent sources of noise and defects. The EFR does not need these transmission boxes, representing a technological advancement, using for that an adapted induction machine, in which the stator becomes mobile, supportive to the axis of the turbine. In the topology used in this study, the EFR also allows us to leave out the usage of the eletronic converters to establish the coupling between the generator and the electrical grid. It also the reason why it provides the possibility of obtaining the generation in alternating current, with constant voltage and frequency, where there is no electrical grid. Responsable for the mechanical speed control of the generator, the EFR can be useful in other transmission systems in which the mechanical speed control output is the objective. In addition, the EFR operates through the combination of two inputs, a mechanical and other electrical. It multiplies the possibilities of application because it is able to synergistic coupling between different arrays of energy, and, for such reasons, it enables the various sources of energy involved to be uncoupled from the network, being the synchronous generator responsible for the system connection with the electrical grid, simplifying the control strategies on the power injected in it. Experimental and simulation results are presented through this study, about a wind turbine, validating the proposal related to the efficience in the speed control of the system for different wind conditions.

A necessidade constante de novas fontes de energias renováveis vem promovendo cada vez mais o aumento de investimentos nessa área. Dentre essas fontes, a energia eólica vem tomando grande destaque. Torna-se importante promover a busca pelo aprimoramento das tecnologias envolvidas nas topologias de aerogeradores, buscando alternativas que aumentem o rendimento obtido, apesar da irregularidade da velocidade do vento. Este trabalho apresenta um novo sistema para controle de velocidade, aqui aplicado em aerogeradores, o Regulador Eletromagnético de Frequência (REF). Um dos dispositivos mais utilizados em algumas topologias são as caixas de engrenagens mecânicas que, além de uma vida útil curta, representam frequentemente, fontes de ruído e defeitos. O REF dispensa essas caixas de transmissão, representando um avanço tecnológico, utilizando para isso uma máquina de indução adaptada, na qual o estator passa a ser móvel, solidário ao eixo da turbina. Na topologia utilizada neste trabalho, o REF também permite dispensar o uso de conversores eletrônicos para estabelecer o acoplamento entre o gerador e a rede elétrica, razão pela qual também proporciona a possibilidade de obtenção de geração em corrente alternada, com tensão e frequência constantes, onde não exista a rede elétrica. Responsável pelo controle da velocidade mecânica do gerador, o REF pode ser útil em outros sistemas de transmissão onde o controle de velocidade mecânica de saída seja o objetivo. Além disso, por operar através da combinação de duas entradas, uma mecânica e outra elétrica, o REF multiplica as possibilidades de aplicações por ser apto ao acoplamento sinérgico entre energias de matrizes diferentes, e, por tais motivos, possibilita que as diversas fontes de energia envolvidas sejam desacopladas da rede, sendo o gerador síncrono o responsável pela conexão do sistema com a rede elétrica, simplificando as estratégias de controle quanto à potência injetada na mesma. Resultados de simulação e experimentais são apresentados no decorrer do trabalho, voltados a um aerogerador, validando a proposta em relação a eficiência no controle de velocidade do sistema para diferentes condições de vento.