Dissertação

{en_GB=Field Oriented Control for Squirrel-Cage Induction Generators in Pump as Turbines Applications} {} EVALUATED

{pt=As bombas operando como turbinas (PATs) são uma forma de melhorar a eficiência dos sistemas de água. Nestes sistemas, válvulas redutoras de pressão são normalmente utilizadas para regular a pressão para os consumidores, dissipando o excesso de energia. A PAT é uma melhor alternativa a essas válvulas, permitindo a recuperação deste excesso de energia. Esta solução é especialmente útil em áreas isoladas sem acesso à rede elétrica. Nesta dissertação pretende-se desenvolver um algoritmo de controlo por campo orientado que permita o controlo das grandezas elétricas e mecânicas do sistema de geração e maximize a sua eficiência. Este algoritmo foi primeiramente desenvolvido para controlar a velocidade da máquina de indução em operação autónoma e depois alterado para controlar o torque eletromagnético do gerador e a potência mecânica no seu eixo. Por fim, acoplando a PAT ao gerador de indução, diversos testes foram realizados para validar os algoritmos de controlo. Como o interesse é a operação fora da rede, pretende-se substituir os bancos de condensadores utilizados em trabalhos anteriores para excitar a máquina por um inversor trifásico alimentado por uma bateria. A eficiência máxima da unidade geradora obtida em simulação foi de 49,8% sob condições de controlo., en=Pumps operating as turbines (PATs) are a way of improving efficiency in water systems. In these systems, pressure-reducing valves are typically used to regulate the pressure for the water consumers, by dissipating the excess of energy. The PAT is a better alternative to these valves, allowing the recovery of this excess of energy. This solution is especially useful in isolated areas without access to the electrical grid. In this dissertation it is intended to develop a field-oriented control algorithm that allows control of electrical and mechanical quantities of the generation system and maximizes its efficiency. This algorithm was first developed to control the induction machine speed in stand-alone operation and then changed to control the generator’s electromagnetic torque and its shaft’s mechanical power. Finally, coupling the PAT to the induction generator, several tests were performed to validate the control algorithms. Since the subject of interest is off-grid operation, it is intended to replace the capacitor banks used in previous works to excite the machine for a three-phase inverter fed by a battery. The maximum efficiency of the generating unit obtained in simulation was 49,8 % under control conditions.}
{pt=Bomba como turbina, Controlo por campo orientado, Eficiência energética, Gerador de indução, Minimização de perdas, en=Energy efficiency, Field-Oriented Control, Induction Generator, Loss Minimization, Off-grid Pump as Turbine}

Janeiro 28, 2021, 11:30

Orientação

ORIENTADOR

Paulo José da Costa Branco

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado

ORIENTADOR

João Filipe Pereira Fernandes

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar