Estimação e análise estatística de distorções harmônicas em usinas eólicas a velocidade variável

• Main Author: Otavio Ferreira Machado
• Other Authors: Selenio Rocha Silva
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2008
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8CZE3S

=== The harmonic distortions generated by wind turbines have not been reported as it should by the technical literature, despite the obligation of these studies by standards for interconnecting wind farms to the electrical grid. As a consequence, great part of the softwareused for studies involving harmonic penetration on electrical systems doesnt include mathematical models for simulating wind generators connected to the grid. The most common method for harmonic content estimation of voltage and current signals is the FFT algorithm (fast Fourier transform). This algorithm has the disadvantage ofnot describing the harmonic content as a function of time. Representing the harmonics along the time has a fundamental importance for studying the distortions emitted by wind turbines, once they are dependent on the operational conditions, which has a time varying behavior. System identification techniques for harmonic estimation have been successfullyapplied in many areas, such as electrical power systems and acoustics. Apart from estimating harmonics along the time, these techniques are more appropriate for estimating time varying harmonics. Furthermore, they are able to filter measurement noise. In this work, the author aims to describe the harmonic injections of a variable speed wind turbine that applies the DFIG (doubly fed induction generator) topology as a function of operational conditions. This aim will be reached by the application of system identification techniques for tracking harmonics along the time. The studies are made on a simulation environment, using ADTDraw® for time domain models implementations, and MATLAB® for frequency domain simulations and for implementing the estimators. Finally, this work represents the harmonic distortion generated in a wind farm using a stochastic approach. === As distorções harmônicas geradas por turbinas eólicas têm sido pouco tratadas pela literatura, apesar da obrigatoriedade de sua análise para a interconexão das usinas às redes de transmissão. Por ser um tema pouco abordado, a grande maioria dos softwares utilizados parao estudo de penetração harmônica nos sistemas elétricos não possui modelos matemáticos para a simulação dos aerogeradores conectados à rede. O método mais comum aplicado para a estimação do conteúdo harmônico dos sinais de corrente e tensão é a FFT (transformada rápida de Fourier). Esse algoritmo tem o inconveniente de não representar o conteúdo harmônico ao longo do tempo. A representação temporal tem importância fundamental no estudo das distorções geradas por usinas eólicas, uma vez que elas são dependentes das condições operativas do sistema, que têm comportamento variante no tempo. Técnicas de identificação de sistemas para a estimação de harmônicos têm sidoaplicadas com êxito em diversos campos do conhecimento, como em sistemas elétricos de potência e em acústica. Além de estimar os sinais ao longo do tempo, esses algoritmos são mais adequados para a estimação de harmônicos variantes no tempo, além de serem capazesde filtrar o ruído de medição. Neste trabalho, pretende-se caracterizar as injeções de harmônicos de uma usina eólica a velocidade variável que utiliza a topologia DFIG (gerador de indução duplamente excitado) em função das suas condições operativas. Para isso, serão utilizadas técnicas de estimação recursivas para garantir o rastreamento dos harmônicos ao longo do tempo. Todo o estudo é realizado em ambiente de simulação, utilizando o ATPDraw® para a implementaçãodos modelos no domínio do tempo, e o MATLAB® para os estudos no domínio da freqüência e para a implementação dos estimadores. Finalmente, este trabalho representa as distorções harmônicas geradas em uma usina eólica usando uma abordagem estocástica.