Resposta do controle de inércia sintética em um gerador DFIG utilizando o ATP

Resumo

De acordo com Zhu et al.(2011), a grande inserção da fonte eólica nos sistemas de potência no mundo inteiro tem feito surgir novos desafios técnicos, como exemplo, o controle de estabilidade de frequência. Durante um distúrbio que leve a uma variação de frequência, a reação dinâmica da rede, com objetivo de estabilizar o sistema, é suprida inicialmente pela inércia total dos geradores conectados ao sistema elétrico, principalmente os oriundos de usinas hidrelétricas e térmicas. Os aerogeradores de velocidade variável tipo DFIG (Double Fed. Induction Generator) vêm apresentando-se como principal solução no que se refere à tecnologia de turbina eólica, entretanto, eles possuem limitações para contribuir com o sistema inercial, uma vez que a presença de conversores de energia para conectar com o sistema elétrico implica em um desacoplamento da rede elétrica com o gerador de indução. Este estudo objetiva mostrar que as limitações do controle tradicional de um aerogerador tipo DFIG na contribuição para a resposta inercial da rede, frente variações de frequência, podem ser superadas, através de uma alteração rápida da estratégia de controle desta máquina, para que esta emule uma inércia sintética. Para validar a estratégia de controle estudada foi utilizado o Alternative Transiente Program (ATPdraw), um software dedicado a estudos de transitórios eletromagnéticos. Nele foi modelada uma máquina síncrona equivalente, e também uma usina eólica com geradores DFIG baseada na dissertação de Neto (2005). Foi simulada uma perda de geração síncrona, com consequente variação de frequência, e observada a resposta do aerogerador com e sem o controle de inércia sintética. A comparação entre a resposta do controle tradicional, o Maximum power point tracking  (MPPT) e da estratégia de controle estudada, alteração do traçado da curva de potência (que diferente de outras estratégias, tem como base o próprio MPPT), através das simulações, mostram que sob o controle de inércia sintética adotado, a variação de frequência frente distúrbio é menor, a injeção de potência ativa e a velocidade do rotor do aerogerador se comporta semelhante à de um gerador síncrono equivalente, permitindo uma resposta inercial efetiva  e uma contribuição para a estabilidade do sistema no ponto onde se encontra conectada. Palavras-chave: Sistema de inércia; Aerogeradores tipo DFIG; Inércia sintética; Referências ZHU, X. et al. Virtual Inertia Control Of DFIG-Based For Dynamic Grid Frequency Support. IET – Conference On Renewable Power Generation (RPG 2011), Reino Unido, p. 1-6, Set. 2011. NETO, A. S. Análise e controle de centrais eólicas a velocidade variável utilizando o ATPdraw. Dissertação (mestrado). Recife: CTG Engenharia Elétrica. Universidade federal de Pernambuco, 2005.