Controle ativo de vibrações em Torres de aerogeradores

Abstract

Devido à demanda de fontes de energias renováveis e limpas, a geração de energia elétrica a partir de fazendas eólicas tem se tornado uma realidade no Brasil. A unidade central de geração da energia nestas fazendas são os aerogeradores compostos basicamente por torre, nacele e pás. A diminuição de massa e material é sempre desejável nestas unidades devido ao impacto final de custos que se tem numa fazenda composta por diversas unidades. A fonte de excitação externa principal nestes sistemas é o vento, ou o próprio sistema, como no caso de eventual desbalanceamento. O projeto da torre de suporte e das fundações devem levar em conta os esforços quase-estáticos assim como os esforços variáveis e transientes a que o sistema pode estar exposto em serviço e que poderiam levar a problemas relativos à fratura e/ou fadiga. Minimizar a massa dessas estruturas e manter seu nível de vibração em valores aceitáveis é uma tarefa difícil que pode ser feita com o controle da vibração tanto de forma passiva (com Amortecedores de Massa Sintonizados, AMS) ou de forma ativa com atuadores, sendo este último a forma com melhor desempenho geral [Lima et al, 2019]. Este trabalho propõe investigar o controle ativo de vibrações para sistemas de aerogeradores.

Due to the demand for renewable and clean energy sources, the generation of electricity from wind farms has become a reality in Brazil. The central unit of energy generation in these farms are the wind turbines composed basically of tower, nacelle and blades. Reduction in mass and material is always desirable in these units due to the final cost impact on a farm consisting of several units. The main external excitation source in these systems is wind, or the system itself, as in the case of possible imbalance. The design of the support tower and foundations must take into account quasi-static stresses as well as the varying and transient stresses to which the system may be exposed in service and which could lead to fracture and / or fatigue problems. Minimizing the mass of these structures and keeping their vibration level at acceptable values is a difficult task that can be done by controlling vibration either passively (with Tuned Mass Dampers, TMD) or actively with actuators, the latter being the best performing overall [Lima et al, 2019]. This paper proposes to investigate the active vibration control for wind turbine systems.