Análise de um sistema de geração de energia eólica: estudo das correntes comuns e diferenciais em um modelo de simulação numérica

Abstract

Com a necessidade de produção de energia por meio de fontes renováveis, devido às mudanças climáticas causadas em parte pela queima de combustíveis fósseis, a energia eólica aparece como uma boa opção por conta do seu custo cada vez menor por MWh gerado, criando um grande interesse no estudo desse tipo de energia. Esse trabalho teve como objetivo mostrar o funcionamento básico de um sistema de geração de energia eólica, com ênfase nas correntes comuns e diferenciais. Utilizando de um modelo básico de um sistema de geração de energia eólica em regime permanente, no Altair PSIM, estudaram-se então as componentes diferenciais e comuns das tensões e correntes produzidas pelo conversor e alguns de seus efeitos no sistema. Não idealidades foram adicionadas ao modelo visando determinar alguns parâmetros responsáveis pela circulação de corrente comum no sistema e as possíveis consequências desse tipo de corrente. Ao final, foi mostrado o efeito das capacitâncias parasitas de um gerador síncrono multipolos na criação desse tipo de corrente e também, o papel da indutância de dispersão e capacitâncias parasitas do transformador de saída na propagação da corrente comum à rede de média tensão, tornando-se uma corrente de modo comum.

With the need for energy production through renewable sources due to climate changes caused in part by the burning of fossil fuels, wind energy emerges as a viable option due to its decreasing cost per generated MWh, sparking significant interest in the study of this type of energy. This work aimed to demonstrate the basic operation of a wind energy generation system, with emphasis on common and differential currents. Using a basic model of a wind energy generation system in steady-state, in Altair PSIM, the common and differential components of voltages and currents produced by the converter were then studied, along with some of their effects on the system. No idealizations were added to the model to determine parameters responsible for the circulation of common current in the system and the potential consequences of this type of current. In conclusion, the effect of parasitic capacitances of a multipole synchronous generator in the creation of this type of current was demonstrated, as well as the role of leakage inductance and parasitic capacitances of the output transformer in the propagation of common current to the medium-voltage network, becoming a common-mode current.