Implementation of a laboratory methodology for reproducing a wind turbine with LabVIEW

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i1.24812

Keywords:

Aerogenerator; Wind energy; LabVIEW; Electrical machines.

Abstract

Seen the constant expansion of wind energy in the global energy scenario, it is necessary to present methods capable of reproducing the electromechanical effects of this source, in order to improve knowledge and technological advances. The aim of this work was to implement and evaluate the performance of the laboratory methodology for reproduction of wind turbines, using electrical machines controlled via software. For that, a platform was developed in LabVIEW for modeling and controlling the wind system, employing a direct current motor to reproduce the power extracted by the turbine, being coupled to the axis of a synchronous generator feeding a energy consuming load. The system performance study was based on the simulation of three cases, seeking to analyze parameters of constant operation, incidence of wind turbulence and behavior of the turbine control system. The results archived were gratifying by the didactic model on a reduced scale, which made it possible to verify the electromechanical effects arising from the imposed conditions. It was found that the operation of the turbine changes significantly for small wind alterations, influencing the extraction of mechanical power and the voltages generated by the system.

References

Alvarenga, E. B. de. (2012). Uma proposta laboratorial para estudos de desempenho de unidades eólicas no contexto da qualidade de energia (Dissertação de mestrado). Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, Brasil.

Bonelli, A. F. (2010). Modelagem e simulação de unidade eólica para estudos de indicadores de qualidade da energia elétrica (Dissertação de mestrado). Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, Brasil.

Carvalho, B. C. (2006). Desenvolvimento de modelo computacional de sistemas eólicos utilizando geradores síncronos para estudos de desempenho no contexto da qualidade da energia elétrica (Tese de Doutrado). Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, Brasil.

Chapman, S. J. (2013). Fundamentos de máquinas elétricas (5a ed.). (Anatólio Laschuk, Trad.). Porto Alegre: AMGH.

Fadigas, E. A. F. A. (2011). Energia eólica. Barueri: Manole.

Gao, L., & Luo, Y. (2009). Simulation of Imitation of the Characteristics of Wind Turbine Based on DC Motor with Matlab. International Conference on Sustainable Power Generation and Supply, 1-5, doi: 10.1109/SUPERGEN.2009.5348190.

Lin, B., Xiaofeng, L., & He, X. (2011). Measurement system for wind turbines noises assessment based on LabVIEW. Measurement: Journal of the International Measurement Confederation, 44(2), 445-453.

Kalmikov, A. (2017). Wind power fundamentals. In T. M. Letcher (Org.), Wind energy engineering: A handbook for onshore and offshore wind turbines (Cap.2, p. 17-23). London: Elsevier.

Karzov, Z., & Milenov, V. (2015, Outubro). Wind turbine emulator with dc motor. International Conference on Electrical Machines, Drives and Power Systems ELMA, Varna, Bulgaria, 14.

Mendes, V. F. (2009) Avaliação do comportamento de um sistema de conversão de energia eólica utilizando gerador de indução duplamente excitado durante afundamentos de tensão equilibrados e desequilibrados (Dissertação de mestrado). Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG, Brasil.

Nascimento Junior, G. C. do. (2013). Máquinas elétricas: Teoria e ensaios (4a ed.). São Paulo: Érica.

Neto, A. S. (2005). Análise e controle de centrais eólicas a velocidade variável utilizando Atpdraw (Dissertação de mestrado). Universidade Federal de Pernambuco, Recife, PE, Brasil.

Parreiras, T. M., & Silva, S. R. (2012, Maio). Distorções harmônicas geradas por um parque de turbinas eólicas. Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos, Goiânia, GO, Brasil, 4.

Silva, J. R. C. da. (2014). Otimização da posição de aerogeradores em parque eólico (Dissertação de mestrado). Universidade de Brasília, Brasília, DF, Brasil.

Silva, K. F. da. (2006). Controle e integração de centrais eólicas à rede elétrica com geradores de indução duplamente alimentados (Tese de doutorado). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 2006.

Slootweg, J. G., Polinder, H., & Kling, W. L. (2003). Representing wind turbine electrical generating systems in fundamental frequency simulations. Ieee Transactions On Energy Conversion, 18(4), 516–524.

Travis, J., & Kring, J. (2006) Labview for everyone: Graphical programming made easy and fun (3a ed.). Crawfordsville: Prentice Hall.

Umans, S. D. (2014). Máquinas elétricas de Fitzgerald e Kingsley (7a ed.). (Anatólio Laschuk, Trad.). Porto Alegre: AMGH.

Witherspone, I. Z. (2014). Comparison between dSPACE and NI systems based on real-time intelligent control of a teleoperated hydraulic servo system (Tese de doutorado). Lappeenranta University of Technology, Lappeenranta, Finlândia.

Xavier, G. L. (2012). Avaliação de desempenho da estratégia de representação laboratorial de turbinas eólicas utilizando motores de indução controlados (Dissertação de mestrado). Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, MG, Brasil.

Published

05/01/2022

How to Cite

CAIXETA, L. C.; FARIA, V. H. da C.; RAMOS, G. E. O. Implementation of a laboratory methodology for reproducing a wind turbine with LabVIEW. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 1, p. e21411124812, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i1.24812. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/24812. Acesso em: 25 apr. 2024.

Issue

Section

Engineerings