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Please use this identifier to cite or link to this item: http://tede.unioeste.br/handle/tede/4277
Tipo do documento: Dissertação
Title: Modelagem de sistemas de geração distribuída com motores de combustão interna invertidos a biogás
Other Titles: Modeling of distributed generation systems with internal combustion engines converted to biogas
Autor: Campos, Bruna Andrade Parcianello 
Primeiro orientador: Reginatto, Romeu
Primeiro membro da banca: Souza, Samuel Nelson Melegari de
Segundo membro da banca: Ramos, Rodrigo Andrade
Terceiro membro da banca: Pinheiro, Breno Carneiro
Resumo: A geração distribuída como forma de geração de energia vem ganhando cada vez mais espaço no setor elétrico brasileiro. Uma alternativa pertinente, principalmente pelo benefício ambiental que oferece, é o biogás, obtido da biomassa e utilizado como combustível para motores de combustão interna (MCIs). A essa realidade se insere o projeto de P&D de Entre Rios do Oeste (ERO), executado pelo CIBiogás e FPTI e financiado pela Copel, que prevê o aproveitamento do biogás gerado por um conjunto de produtores rurais da região oeste do Paraná através de um grupo motor-gerador movido a biogás, responsável por transformar o biogás gerado pelos produtores em energia elétrica. Levando em conta a escassez de resultados na literatura acerca da modelagem computacional própria para MCIs convertidos a biogás e a oportunidade que o projeto de ERO apresenta, tomou-se pertinente desenvolver um modelo computacional de um sistema de geração distribuída (GD) baseado em um MCI alimentado a biogás. Nesse sentido, o presente trabalho objetiva realizar esta modelagem a partir da representação da conversão a biogás sobre um Modelo de Valores Médios (MVMs) de um MCI ciclo Otto movido a gasolina. As adequações realizadas para representar um MCI movido a biogás foram: um escalonamento na velocidade de operação do MCI, a representação da conversão a biogás por meio da modificação das equações empíricas do MVM e de um escalonamento na potência para que se atingisse a potência do caso de interesse. Este foi então, utilizado para compor um sistema de GD, o qual foi modelado utilizando o software Matlab/Simulink. Foi verificada a funcionalidade e o comportamento do modelo completo tanto do ponto de vista estático como dinâmico, através de simulações computacionais frente a variações nas referências dos reguladores de tensão e de velocidade, bem como de simulações frente a faltas trifásicas. Os resultados mostraram que a dinâmica do modelo é coerente com sistemas de geração síncrona. A complexidade do modelo do sistema de excitação e a dinâmica própria do MCI mostraram pouca influência sobre a dinâmica global do sistema. Por outro lado, os testes revelaram grande influência do comportamento não linear do MCI sobre a dinâmica do sistema, ficando clara a necessidade de representar adequadamente a linearização da não linearidade da válvula borboleta no regulador de velocidade. Ainda, mostrou-se relevante na dinâmica global do sistema a inércia do conjunto motor-gerador, parâmetro que representa o volante de inércia do sistema real. Por fim, obtevese, dessa forma, um modelo que serve como subsídio para posteriores estudos técnicos no âmbito de GD. O modelo foi desenvolvido para simulações fasoriais objetivando aplicações em estudos de conexão à rede de distribuição.
Abstract: The distributed generation, as a mean of energy generation, has earning more and more space in brazilian electric sector. A relevant alternative, mainly because of the environment benefits, is biogas, obtained from biomass and used as a fuel in internal combustion engines (ICEs). In this scenario, the P&D “Entre Rios do Oeste” (ERO) project, executed by CIBiogás and FPTI and financed by Copel is fitted, which predicts efficient use of the biogas produced by a group of farmers in the west region of Paraná state, through a motor-generator set responsible for transforming the biogas produced by the farmers into electricity. Considering that still there is little results when it comes to computational modeling for ICEs converted to biogas and the opportunity that the ERO project presents, it was considered relevant the development of a computational model of a distributed generation system based in a biogas moved ICE. Following this idea, the present paper intends to develop this modeling from the representation of a biogas conversion based in a gasoline ICE Mean Value Model (MVM). The adjustments incorporated to the model to represent a biogas converted ICE, were basically: an operating speed scheduling, the representation of the biogas conversion by the changing in its main parameters, and a power scheduling for reaching the power of the case of interest. It was then, used to incorporate a distributed generation system, which was modeled through Matlab/Simulink software. Thus, it was verified the functionality and the behavior of the complete model throughout dinamics and statics points of view through computational simulations with variations in its speed and voltage regulator’s reference, as well as faults simulations. The results showed that the model’s dynamic is coherent with a synchronous generation system. The complexity of the excitation system model and the dynamic of the ICE on its own, had insignificant influence on the global dynamics of the system. In other hand, the tests pointed out the non linear behavior of the ICE, which had a huge impact in the system’s dynamics, becoming clear the necessity of representing properly the linearization of the non linearity of the throttle body in the speed controller. Still, the motor-generator inertia standed out in the system’s global dynamics either, which represents the flywheel of the real system. Finally, the obtained result was a model capable of becoming a mean of subsequent technical studies in the scope of distributed generation. The model was developed for phasorial simulations aiming applications in studies of connection to the distribution grid.
Keywords: Biogás
Motores de combustão interna
Modelagem
Modelo de valores médios
Geração distribuída
Biogas
Internal combustion engine
Modeling
Mean value model
Distributed generation
CNPq areas: ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Centro de Engenharias e Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação
Campun: Foz do Iguaçu
Citation: CAMPOS, Bruna Andrade Parcianello. Modelagem de sistemas de geração distribuída com motores de combustão interna invertidos a biogás. 2018. 97 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Foz do Iguaçu, 2019.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://tede.unioeste.br/handle/tede/4277
Issue Date: 4-Sep-2018
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação (FOZ)

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