Controlo de um inversor monofásico para ligação à rede de um gerador síncrono de ímanes permanentes

• Autor(es): Freitas, Duarte Nuno Santos
• Data: 2013
• Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10198/9258
• Origem: Biblioteca Digital do IPB
• Assunto(s): Conversor de energia; Controlo; Energia eólica; PMSG; Filtro
• Tipo de Documento: Dissertação de mestrado
• Idioma: Português
• Orientador(es): Leite, Vicente; Ferreira, Ângela P.
• Contribuidor(es): Biblioteca Digital do IPB

Descrição

O objetivo desta dissertação é o estudo do dimensionamento e simulação dos controladores de um conversor AC-DC-AC, composto por um conversor DC-DC elevador e um inversor monofásico de tensão, para ligação à rede de turbinas eólicas com um gerador síncrono de ímanes permanentes (PMSG). A estratégia de controlo do conversor AC-DC-AC pretende controlar de modo independen-te o conversor elevador e o inversor monofásico de tensão. O primeiro visa a maximização da potência extraída da turbina eólica, através da implementação de um algoritmo de se-guimento do ponto de potência máxima (MPPT), enquanto o segundo visa a extração de toda a energia proveniente do primeiro fornecendo-a à rede elétrica com fator de potência unitário. O controlo do inversor monofásico de tensão é baseado em técnicas de controlo em corren-te, de modo a garantir uma forma de onda de corrente à saída, sinusoidal e síncrona com a tensão da rede. Também foi utilizado um controlo em tensão para que à entrada do inversor seja garantido um determinado valor DC (Direct Current) de tensão que permita ao inver-sor ter nos terminais de saída, uma tensão superior ao valor máximo da rede. A aplicação de um filtro à saída do inversor também foi um tópico abordado, de forma a permitir redu-zir o conteúdo harmónico da corrente que é injetada na rede. O controlo do conversor elevador é feito em velocidade e corrente para que seja extraída toda a energia proveniente do gerador e entregue ao inversor monofásico de tensão. O desenvolvimento da simulação foi realizado em ambiente MATLAB/Simulink. Os contro-ladores foram dimensionados, simulados e validados progressivamente, de modo a permitir um ajuste dos parâmetros de cada um dos controladores de forma independente.

The objective of this thesis is to study the dimensioning and simulation of a AC-DC-AC converter control, composed by a DC-DC step-up and a single phase voltage inverter for grid connection of wind turbines with a permanent magnet synchronous generator (PMSG). The control strategy of the converter AC-DC-AC is to control independently a step-up converter and an inverter. The first aims at maximization of power extracted from the tur-bine, through the implementation of a maximum power point tracking (MPPT) algorithm, while the second aims to extract all the energy from the first supplying it to the grid with unity power factor. The control of the voltage source inverter is based on current control techniques to ensure a sinusoidal waveform in the output current, synchronous with the grid. It was also used a voltage control to ensure a certain DC (Direct Current) voltage value at the input of invert-er to allow the inverter has an output voltage higher than the grid voltage. Applying a filter to the output of the inverter has also been an addressed topic.It is used to reduce the current harmonic content that is injected into the grid. The control of the step-up is done is based on speed and current control to extract the max-imum energy from the generator and deliver it to the inverter. The development of the simulation was performed in MATLAB/Simulink. The controllers were dimensioned, simulated and validated progressively to allow an adjustment of the parameters of each controller independently.