Implementation of Active Disturbance Rejection Control (ADRC) technique in the speed control of the Electromagnetic Frequency Regulator (REF).
Regulador Eletromagnético de Frequência, Fontes de Energias renováveis, Geração Híbrida, Sistemas de Controle, Active Disturbance Rejection Control, Linear Active Disturbance Rejection Control.
O aumento contínuo da demanda energética, aliado às crescentes preocupações sociais e políticas com a sustentabilidade, tem impulsionado a pesquisa e desenvolvimento de Fontes de Energias Renováveis (FERs), com destaque para a geração eólica e fotovoltaica (PV, do inglês Photovoltaic). A complementariedade temporal de fontes distintas e possibilidade de aproveitamento de estruturas existentes favorecem a utilização de arranjos híbridos de geração. Nesse contexto, o Regulador Eletromagnético de Frequência (REF) consolida-se como uma alternativa promissora, ao possibilitar a hibridização eletromecânica por meio de uma máquina de indução modificada, cuja armadura rotativa é acoplada à turbina eólica, enquanto uma segunda fonte primária fornece energia elétrica à máquina através de um inversor de tensão (VSI, do inglês Voltage Source Inverter).
Esse arranjo físico confere ao REF vantagens importantes em relação às arquiteturas convencionais baseadas em conversores estáticos, como maior inércia eletromecânica e menor injeção de harmônicos na rede elétrica. Além disso, o REF torna o projeto da caixa de engrenagens do sistema eólico mais simples, tornando o conjunto mais compacto e eficiente.
Por outro lado, o controle do REF é desafiador, devido à forte presença de distúrbios externos, como a variabilidade do perfil de vento das cargas conectadas. Como o REF alimenta a rede ou cargas locais por meio de um gerador síncrono, torna-se essencial manter a velocidade do rotor constante, a fim de garantir estabilidade e qualidade da energia entregue. Neste trabalho, propõe-se uma estratégia de controle baseada no Controle Orientado a Campo (FOC, do inglês Field-Oriented Control), na qual a malha externa de controle de velocidade substitui o tradicional controlador PI, amplamente utilizado em acionamentos de máquinas, por dois controladores mais robustos: o Active Disturbance Rejection Control (ADRC) e sua versão linear (LADRC). Tais controladores utilizam um Estimador de Estado Estendido (ESO, do inglês Extended State Observer) para identificar e rejeitar em tempo real as perturbações que afetam o sistema, tanto internas quanto externas, simplificando a dinâmica da planta para o projeto do controlador. A eficácia da técnica proposta é validada por meio de simulações computacionais no ambiente MATLAB/Simulink e ensaios experimentais em bancada, considerando diferentes condições operacionais e cenários de distúrbio.