A Proposal to Control Active and Reactive Power in Distributed Generation Systems Using Small Wind Turbines

Authors

Keywords:

Permanent Magnet Synchronous Generator, Power Control, Small Wind Turbines.

Abstract

This paper presents a proposal to control active and reactive power of small wind turbines employing permanent magnet synchronous generator (PMSG) in distributed generation systems. A three-phase AC-DC-AC electric power converter is employed to process the energy generated by the PMSG. Direct power control is applied to generate the PWM signals at the DC-DC converter, which allows controlling the active power through an adaptive PI controller by means of a gain scheduling adaptation mechanism. A voltage source inverter (VSI) is utilized to connect the machine to the electrical grid following stability and low harmonic distortion requirements. In addition, VSI has the role of controlling the reactive power exchanged with the grid. Simulation results have shown that the proposed system is reliable, leading to good results for a small-scale wind turbine. Moreover, direct power control is a strong and low-cost alternative for maximum power point tracking application. The reactive power control, in turns, adds a suitable extra degree of freedom to the system, which can be used to reduce the impact of voltage fluctuations and short-circuit on the grid.

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Author Biographies

Pedro Jose dos Santos Neto, UNICAMP

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Vale do São Francisco (2016) e mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade estadual de Campinas (UNICAMP). Atualmente é doutorando em Engenharia Elétrica pela UNICAMP. Atua principalmente na área de máquinas elétricas, eletrônica de potência e acionamentos elétricos. Seus interesses em pesquisa incluem fontes de energia renováveis, geradores síncronos de imãs permanentes e geradores de relutância variável. Student member do IEEE e da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP).

Adeon Cecílio Pinto, UNIVASF

Adeon Cecílio Pinto possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Uberlândia (1999), mestrado e doutorado também em Engenharia Elétrica, ambos pela Universidade Federal de Uberlândia, (2002) e (2007), respectivamente. Atualmente é Professor Adjunto da Universidade Federal do Vale do São Francisco (UNIVASF). Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, atuando nos seguintes temas: geração, transmissão e distribuição de energia elétrica; qualidade da energia elétrica; fontes alternativas de energia. Membro da Power & Energy Society (PES).

Tarcio Andre dos Santos Barros, UNICAMP

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Vale do São Francisco (2010), mestrado e doutorado em Engenharia Elétrica, ambos pela Universidade Estadual de Campinas, (2012) e (2015), respectivamente. Atualmente é Professor na Faculdade de Engenharia Mecânica, UNICAMP. Seus campos de interesse incluem acionamentos elétricos e máquinas de relutância variável. Membro da IEEE Power Electronics Society e da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP).

Ernesto Ruppert Filho, UNICAMP

Graduou-se em Engenharia Elétrica em 1971, obteve o mestrado em 1974, e doutorado também Engenharia Elétrica pela FEEC/UNICAMP em 1983, realizou pós doutorado na GE Canadá na área de projeto de geradores síncronos e de sistemas de excitação estática de geradores síncronos nos anos de 1987 e 1988. É Professor Titular da FEEC/UNICAMP desde 2000. Atua nas seguintes áreas de pesquisa: Dinâmica de Sistemas de Energia Elétrica, Limitadores de Corrente Elétrica Supercondutores, Distribuição de Energia Elétrica, Máquinas Elétricas, Eletrônica de Potência, Acionamentos Elétricos com Velocidade Variável, Energias Renováveis, Geração distribuída, Qualidade de energia e Eficiência Energética. Membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência (SOBRAEP).

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Published

2021-03-09

How to Cite

dos Santos Neto, P. J., Pinto, A. C., dos Santos Barros, T. A., & Ruppert Filho, E. . (2021). A Proposal to Control Active and Reactive Power in Distributed Generation Systems Using Small Wind Turbines. IEEE Latin America Transactions, 18(10), 1699–1706. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/3286

Issue

Vol. 18 No. 10 (2020): Ordinary Issue

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