Modelagem e Simulação de uma Bancada Emuladora para Sistemas Eólicos

Abstract

As pesquisas acerca da energia renovável têm se de destacado devido às preocupações com a sustentabilidade. Os estudos sobre a energia eólica demandam testes e aprimoramentos sobre a conversão da energia cinética dos ventos para a energia mecânica transferida pelas pás da turbina eólica. O presente trabalho consistiu em realizar uma simulação de uma bancada de sistemas eólicos, realizando o acoplamento entre dois modelos de máquinas elétricas para suprir a necessidade de uma turbina eólica e um gerador. Buscou-se com essa pesquisa observar o sistema eólico substituindo os motores de corrente contínua pelos motores de indução trifásicos, analisando-se as curvas de potência da turbina, entrada e saída do gearbox, do motor de indução e entregue à rede. A modelagem incluiu os acoplamentos mecânicos dos eixos existentes entre cada máquina do sistema, visando a proximidade do modelo proposto com a realidade, observando a influência de atritos, rigidez, amortecimento, inércias, controles e rendimento principalmente. Os resultados foram promissores para a montagem de uma banca emuladora de sistemas eólicos, concluindo que houve uma perda normal de potência no sistema, entregando uma potência total à rede de 3156 W para uma velocidade de vento de 12 m/s, correspondendo a um rendimento de 84,34% do sistema. Palavras-chave: Sistema Eólico. Turbina Eólica. Motor de Indução. Simulação. AbstractThe research on renewable energy has been highlighted due to the concerns about sustainability. Studies about wind energy require tests and improvements on the conversion of kinetic energy of the wind into the mechanical energy transferred by the blades of the wind turbine. The purpose of this research consisted on a simulation of an emulating stand for wind systems, performing the coupling between two models of electric machines to fulfill the need for a wind turbine and a generator. The wind systems were observed by replacing the DC motors used most commonly as emulators for wind turbine by tri-phase induction motors by analyzing the power curve of the turbine inlet and outlet of the gearbox, induction motor and the power delivered to the power grid. The model included the mechanical linkages between each of the axes of the machine system, aiming the similarity of the proposed model with reality, noting the influence of friction, stiffness, damping, inertia, and efficiency. The results were promising for assembly a wind emulator system, concluding that there was a power loss in the system, delivering 3156 W to the power grid for a wind speed of 12 m/s, corresponding to an efficiency of 84.34% of the system.Keywords: Wind System. Wind Turbine. Induction Motor. Simulation.