AEROGERADORES RESIDENCIAIS MODULADOS POR CONVERSORES MATRICIAIS

Resumo

Os processos industriais que, alimentados por corrente alternada, necessitam de níveis específicos de tensão e fase para acionamento e controle, o que pode ser provido por conversores estáticos de potência CA/CA. A geração de energia elétrica também é um processo industrial, portanto há a necessidade da modulação de potência para entrega à rede. A energia eólica é uma das fontes de energia com amplo crescimento. Uma das razões para isso se deve a grandes melhorias na tecnologia de conversão, levando a custos mais baixos. O uso dos geradores síncronos têm apresentado crescimento nas turbinas eólicas desde o final do século XX, esta máquina gera tensão e corrente com frequências variáveis de acordo com a variação da velocidade do vento. Devido à intermitência dos ventos, faz-se necessário o controle da potência despachada à rede, convencionalmente, mediante ao conversor back-to-back. Esses conversores possuem um barramento CC, munido de um capacitor, pesado e volumoso que é substituído regularmente e isto implica em custos de manutenção. Pelas características modulares, quando um capacitor de barramento apresenta defeito, há a necessidade de substituição do conversor estático por completo. Em contrapartida, o conversor matricial (CM), como conversor CA/CA direto, sem a necessidade de capacitor de barramento, modulado por largura de pulso (PWM – Pulse Width Modulation), possui potencial para substituir a estrutura do conversor back-to-back. A ausência de um barramento CC entre a conversão CA/CA aumenta consideravelmente o tempo de vida do sistema e diminui a manutenção. Graças a este fator, apresenta-se neste trabalho uma alternativa de melhor custo-benefício, em aerogeradores residenciais. Aplicada a modulação por largura de pulso senoidal ao conversor matricial, este buscará o menor nível de tensão sobre os interruptores, visto que seu algoritmo prevê a condição de buscar o próximo pulso da entrada trifásica, acionador do driver do MOSFET para que isto se suceda. Em virtude disto, é mostrado que o conversor matricial atua de forma eficiente na modulação da potência de saída de um gerador síncrono, provendo menores perdas por chaveamento e consequentemente uma vida útil maior em comparação ao conversor back-to-back.