Para poder optimizar a potência produzida, em função da velocidade do vento, é desejável que se possa regular a velocidade do aerogerador. O objectivo é ter um gerador a frequência fixa e velocidade variável. O gerador a velocidade variável, permite o funcionamento numa larga gama de velocidades do vento, recuperando, assim, o máximo de potência do vento e reduzindo, também, as emissões sonoras, quando funciona com vento fraco. No funcionamento a velocidade variável, o sistema encontra-se regulado de forma a que, para cada velocidade do vento, o aerogerador se encontre a potência máxima; este funcionamento denomina-se Maximum Power Point Tracking. A potência máxima do aerogerador é função da sua velocidade P ( ).
Os sistemas a velocidade variável funcionam com o aerogerador ligado à rede e requerem o uso de conversores de frequência.
Em funcionamento a velocidade variável, a frequência e a amplitude da tensão de saída do gerador, são variáveis com a velocidade de rotação. Por forma a poder fazer a ligação à rede de distribuição eléctrica esta tensão é convertida através de conversores e filtros de potência intercalados entre a máquina (síncrona ou assíncrona) e a rede. Normalmente, este conjunto de electrónica de potência é constituído por um rectificador da tensão de saída do gerador e por um ondulador cuja tensão de saída apresenta a amplitude e a frequência da rede. Um aerogerador assim equipado pode suportar rajadas de vento e reduzir as solicitações mecânicas.
A cadeira de conversão de energia é composta por:
gerador
conversores de potência:
Conversor alternado/contínuo ou rectificador comandado (1)
Utiliza-se um rectificador a díodos para as máquinas síncronas; o seu funcionamento é unidireccional.
O rectificador com MLI é utilizado com as máquinas assíncronas, pois permite o fornecimento da potência reactiva de magnetização.
Conversor contínuo / alternado ou ondulador (2)
Este conversor estático permite regular a tensão ou a corrente eficazes e a frequência da corrente ou da tensão, para se poder fazer o paralelo à rede (ligação à rede de energia eléctrica); um ondulador com comando por MLI permite minimizar a geração de correntes harmónicas.
Normalmente, estes conversores são comandados em tempo real através de cartas electrónicas de controlo implantadas em computadores. A gestão da transferência de potência entre o rectificador e o ondulador, é efectuada através do andar contínuo, constituído por um condensador.
Os sistemas de velocidade variável
Apresentar-se-á, sucessivamente :
MS com caixa de velocidades e um conversor no estator
Pode evitar-se o uso da caixa de velocidades, usando um gerador com um elevado número de pares de pólos. Recorde-se que, para a máquina síncrona:
São possíveis duas configurações, dependendo do tipo de rotor: