Operação e controle de uma máquina de relutância variável para armazenadores cinéticos de energia

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Autor(es): dc.contributorSotelo, Guilherme Gonçalves-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/9701628834599139-
Autor(es): dc.creatorBumpus, Thiago da Silva-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T17:45:03Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T17:45:03Z-
Data de envio: dc.date.issued2024-01-24-
Data de envio: dc.date.issued2024-01-24-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/32050-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/756754-
Descrição: dc.descriptionHá milhares de anos a humanidade vem buscando maneiras de armazenar energia. A partir da revolução industrial, volantes de inércia passaram a ser utilizados em motores a vapor, nas fábricas e nos eixos dos geradores, a fim de se suavizar picos de potência, mas grandes desenvolvimentos só ocorreram no início do século XX, quando passaram a ser considerados como potenciais sistemas de armazenamento de energia. Com o desenvolvimento da sociedade e dos sistemas de energia elétrica, diversos tipos de geração e de cargas surgiram, e com eles, problemas típicos que afetam a qualidade da energia elétrica fornecida. Dos mais comuns, interrupções momentâneas e afundamentos de tensão vêm causando prejuízo aos consumidores, sendo os Sistemas de Armazenamento de Energia Cinética (SAEC) potenciais soluções para resolver os desafios supracitados. Nesse sentido, o presente trabalho será focado no aperfeiçoamento de um protótipo de SAEC, composto por um volante de inércia acionado por uma máquina de relutância variável e seu circuito controlador. Após ensaios iniciais, foram realizadas diversas benfeitorias ao protótipo visando melhorar o desempenho do dispositivo. Foram feitos testes para diferentes condições de operação, buscando o melhor ângulo de disparo, que permitiu alcançar maiores velocidades angulares, melhores taxas de geração por consumo energético, e aumentar a eficiência e capacidade de geração do SAEC. Os resultados comprovaram um avanço no desenvolvimento do protótipo, que, operando em modo motor, alcançou a velocidade de 5.000 rpm, aumentando a energia acumulada em relação ao trabalho anterior. Também foi implementado um novo algoritmo de controle para atuar com afundamentos de tensão superiores a 0,5 V no elo CC, que mudam o modo de operação do SAEC de motor para gerador, mantendo a tensão no barramento estabilizada em 59,5 Vcc. Com isso, o protótipo está apto a ser testado com tensões maiores para que possa ser utilizado em conjunto com um sistema de geração solar de energia, por exemplo. A finalidade é de se obter uma geração constante que poderá ser utilizada em conjunto com bancos de baterias, ou até mesmo para substituí-las num sistema fotovoltaico com armazenamento de energia. Essa combinação é interessante a fim de evitar variações de tensão no elo CC devido às oscilações na energia gerada, como na passagem de nuvens por exemplo, ou no aumento repentino da potência da carga-
Descrição: dc.descriptionFor thousands of years humanity has been looking for ways to store energy. From the industrial revolution onwards, flywheels began to be used in steam engines, in factories and in generator shafts, in order to smooth out power peaks, but major developments only took place in the early 20th century, when they became considered as potential energy storage systems. With the development of society and electrical energy systems, different types of generation and loads have arisen, and with them, typical problems that affect the quality of the electrical energy supplied. Of the most common, momentary interruptions and voltage sags have been causing damage to consumers, and Flywheel Energy Storage Systems (FESS) are potential solutions to solve the aforementioned challenges. In this sense, the present work will focus on the improvement of a FESS prototype, composed of a flywheel driven by a variable reluctance machine and its controller circuit. After initial tests, several improvements were made to the prototype in order to improve the performance of the device. Tests were carried out for different operating conditions, seeking the best firing angle, which allowed achieving higher angular speeds, better rates of generation by energy consumption, and increasing the efficiency and generation capacity of the FESS. The results showed an advance in the development of the prototype, which, operating in motor mode, reached a speed of 5,000 rpm, increasing the accumulated energy in relation to the previous work. A new control algorithm was also implemented to act with voltage dips greater than 0.5 V in the DC link, which change the FESS operating mode from motor to generator, keeping the bus voltage stabilized at 59.5 VDC. With this, the prototype is able to be tested with higher voltages so that it can be used in conjunction with a solar power generation system, for example. The purpose is to obtain a constant generation that can be used in conjunction with battery banks, or even to replace them in a photovoltaic system with energy storage. This combination is interesting in order to avoid voltage variations in the DC link due to fluctuations in the generated energy, as in the passage of clouds, for example, or in the sudden increase in load power-
Descrição: dc.description82 f.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectFlywheel-
Palavras-chave: dc.subjectArmazenador de energia cinética-
Palavras-chave: dc.subjectMáquina de relutância variável-
Palavras-chave: dc.subjectQualidade de energia-
Palavras-chave: dc.subjectControle eletrônico-
Palavras-chave: dc.subjectGeração de energia-
Palavras-chave: dc.subjectArmazenamento de energia-
Palavras-chave: dc.subjectMáquina-
Palavras-chave: dc.subjectKinetic energy storage-
Palavras-chave: dc.subjectVariable reluctance machine-
Palavras-chave: dc.subjectPower quality-
Palavras-chave: dc.subjectElectronic control-
Título: dc.titleOperação e controle de uma máquina de relutância variável para armazenadores cinéticos de energia-
Tipo de arquivo: dc.typeDissertação-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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