Controle e simulação do Gerador de Indução Duplamente Alimentado (DFIG) sob condições de desequilibrio de tensão
Ediliane Simão da Silva
UFERSA
Adriano Aron Freitas de Moura
UFERSA
Palavras-chave: DFIG, Filtros notch, Controladores PI, Transformada dq, ATPDraw
Resumo
A crescente demanda por fontes renováveis de energia tem impulsionado o uso de sistemas eólicos cada vez mais eficientes, dentro dessa perspectiva, o gerador de indução duplamente alimentado (DFIG, Doubly Fed Induction Generator) se destaca por permitir o controle independente das potências ativas e reativas e operar em velocidades variáveis, processando apenas uma fração da potência total por meio dos conversores. Entretanto, a operação do DFIG é sensível a distúrbios na rede elétrica, como desequilíbrios de tensão, que geram componentes de sequência negativa e provocam oscilações indesejadas, sobretensões e sobrecorrentes, comprometendo a integridade do sistema. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi analisar o comportamento dinâmico de um DFIG submetido a condições de desequilíbrio de tensão, avaliando a eficiência de controladores proporcionais integrais (PI) aliados a filtros notch e à transformada dq no controle da corrente do rotor. O sistema foi modelado e simulado no software ATPDraw, utilizando parâmetros reais de um gerador de 2MW e 690V, considerando resistências do estator e do rotor, também, a indutância de magnetização e dispersão obtidas de referências técnicas (Teodorescu et al., Wiley, 1:45-62, 2011). Ao longo do trabalho, as transformadas dq foram aplicadas para converter as grandezas trifásicas em um referencial síncrono, permitindo a separação das componentes positiva e negativa e a atuação desacoplada dos controladores; ainda, controladores PI foram implementados com o intuito de eliminar as oscilações duplas da corrente do rotor e equilibrá-las de modo que apresentem forma senoidal, enquanto os filtros notch foram empregados para suprimir as harmônicas de dupla frequência presentes nas correntes do rotor, capturando essa componente e direcionando-a ao terra. Dessa forma, a corrente do rotor torna-se senoidal no domínio abc e constante no domínio dq, de modo que as componentes de sequência negativa da corrente do rotor são anuladas pela ação conjunta do filtro e do controlador PI (Liu et al., IET GTD, 11: 892-899, 2017). Os resultados mostraram que a aplicação combinada dessas estratégias reduziu significativamente as oscilações de corrente no rotor, promovendo o equilíbrio entre as componentes de sequência positiva e negativa. Além disso, observou-se a estabilização da tensão do barramento CC em torno de 1800V, mesmo em operação supersíncrona, com escorregamento de aproximadamente -10,85%. Ainda, foi possível analisar que, após 5s de operação, as correntes estabilizaram-se com pequena defasagem, indicando boa resposta dinâmica e rejeição de perturbações, em concordância com resultados encontrados por Barros et al. (IEEE T&D LA, 4:1-6, 2010) e Oliveira et al. (2017). Conclui-se que a estratégia de controle adotada, baseada em controladores PI, filtros notch e transformadas dq, é eficaz na mitigação dos efeitos de desequilíbrio de tensão, garantindo a estabilidade do DFIG e contribuindo para a robustez e a confiabilidade de sistemas eólicos.