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Desenvolvimento e implementação de algoritmos de controlo para turbinas eólicas de baixo custo

Author(s): Monteiro, Ana Isabel Teixeira

Date: 2014

Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.6/5612

Origin: uBibliorum

Subject(s): Baterias; Monitorização do Ponto de Potência Máxima (Mppt); Perturb & Observe (P&O); Sistema de Energia Eólica Autónomo; Turbinas Eólicas de Baixo Custo; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Mecânica


Description

O acesso à eletricidade é um requisito básico e indispensável para o desenvolvimento sustentável da humanidade e para o crescimento económico. Em zonas rurais e remotas o acesso à eletricidade ainda é uma irrealidade. O fato de existir um número reduzido de pessoas a habitar nestas zonas, e portanto, um baixo consumo de energia, torna complicada ou mesmo impraticável a utilização das tecnologias tradicionais de fornecimento de energia. Assim, a utilização de turbinas eólicas de pequenas dimensões pode ser uma solução prática para o fornecimento de energia, nestas zonas. Uma vez que é necessário maximizar a energia extraída a partir do vento para que as turbinas eólicas se tornem rentáveis e se apresentem como uma tecnologia eficiente, a utilização de algoritmos de controlo eficazes é extremamente importante. Nesta dissertação, diversos algoritmos de monitorização do ponto de potência máxima (MPPT) foram desenvolvidos e implementados e, após a escolha do algoritmo que melhor satisfazia todos os requisitos exigidos (simplicidade, facilidade de implementação, fiabilidade e custo reduzido), propôs-se um sistema de energia eólica autónomo e de pequenas dimensões para a eletrificação de zonas rurais e remotas. Verificou-se que os algoritmos que melhor satisfaziam os requisitos exigidos eram os algoritmos Perturb & Observe (P&O) pois, ao contrário dos outros, não é necessário um conhecimento prévio das características das turbinas, diminuindo portanto a complexidade e o custo do sistema. Confirmou-se ainda através dos resultados da simulação dinâmica, que o sistema proposto é adequado para a realização de um fornecimento de energia confiável sob variações de carga e da velocidade do vento em locais isolados.

Access to electricity is a basic requirement essential to the human sustainable development and for the economic growth. In rural and remote areas, the access to electricity is still an unreality. The existence of a small number of people inhabiting these areas, and therefore their low power consumption, makes the application of traditional technologies for energy supply very difficult or even not feasible. Thus, the use of small scale wind turbines can be a practical solution for the energy supply in these regions. Since it is necessary to maximize the energy extracted from the wind so that the wind turbines are profitable and stand as an efficient technology, the use of effective control algorithms is extremely important. In this dissertation, several maximum power point tracking (MPPT) algorithms were developed and implemented. Once chosen the algorithm that best met all the specified requirements (simplicity, ease of implementation, reliability and reduced cost), it was proposed an autonomous small-scale wind power system for rural and remote area electrification. It was found that the algorithms that best met the requirements were the Perturb & Observe (P&O) algorithms because, unlike the others, a prior knowledge of the turbine characteristics is not necessary, thus reducing system complexity and cost. Dynamic simulation confirmed that the proposed system is suitable for a reliable power supply under load and wind speed variations in isolated locations.

Document Type Master thesis
Language Portuguese
Advisor(s) Cardoso, António João Marques; Estima, Jorge Oliveira
Contributor(s) Monteiro, Ana Isabel Teixeira
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