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Título: Estrutura baseada em estados virtuais para aumento da robustez em sistemas decontrole de inversores aplicados a sistemas de geração distribuída
Título(s) alternativo(s): Structure based on virtual sates to increase the robustness in Inverter control systems applied to distributed generation systems
Autor(es): Kraemer, Rodrigo Antonio Sbardeloto
Orientador(es): Carati, Emerson Giovani
Palavras-chave: Geração distribuída de energia elétrica
Inversores elétricos
Energia elétrica - Distribuição
Distributed generation of electric power
Electric inverters
Electric power distribution
Data do documento: 6-Mar-2020
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: KRAEMER, Rodrigo Antonio Sbardeloto. Estrutura baseada em estados virtuais para aumento da robustez em sistemas de controle de inversores aplicados a sistemas de geração distribuída. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2020.
Resumo: Considerando a alta inserção de sistemas de geração distribuída conectados na rede de distribuição, observa-se a necessidade de estabelecer estratégias de controle do sistema afim de atender os requisitos estabelecidos nas normas vigentes, tais como NBR e IEEE. Em uma microrrede, os sistemas inversores que a compõe estão sujeitos à diversos fatores que podem comprometer a qualidade da energia injetada na rede elétrica, tais como cargas não-lineares e outros inversores. Ainda, as variações dos parâmetros da rede elétrica impactam de forma direta na estabilidade do inversor. Considerando que o sistema de geração distribuída (GD) analisado neste trabalho utiliza um filtro de conexão do tipo LCL, é necessária a implementação de uma estrutura de controle que reduza a magnitude do filtro em sua frequência de ressonância para evitar que o sistema se torne instável na presença de distúrbios. Assim, após descrever a microrrede em estudo delimitando o escopo e os cenários que serão considerados neste trabalho, é proposta a estrutura estabilizante denominada Virtual State Damping (VSD). O VSD apresenta como vantagem, proporcionar ao projetista, a flexibilidade no momento de construir os filtros de estabilização da GD, diferente de outras técnicas de amortecimento ativo que ficam restritas aos elementos físicos do filtro LCL. Por fim, é apresentada a metodologia de projeto do VSD juntamente com análises da microrrede através de emulação em tempo real, implementado via Typhoon HIL, e análise experimental via protótipo experimental desenvolvido no laboratório, demonstrando a eficiência da estrutura de controle proposta.
Abstract: Considering the high insertion of distributed generation systems connected to the distribution network, there is a need to establish system control strategies in order to meet the requirements in current standards, such as NBR and IEEE. In a microgrid, the inverter systems that compose it are subject to several factors that can compromise the quality of the energy injected into the grid, such as non-linear loads and other inverters. Furthermore, variations in the grid parameters impact directly the stability of the inverter. Considering that the distributed generation (DG) system analyzed in this work, uses an LCL-type connection filter, it is necessary to implement a control structure that reduces the gain of the filter in its resonant frequency to prevent the system from becoming unstable in the presence of disturbances. Thus, after describing the microgrid under study, defining the scope and scenarios that will be considered in this work, a stabilizing structure named Virtual State Damping (VSD) is proposed. VSD has the advantage of providing flexibility to the designer when building GD stabilization filters, unlike other active damping techniques that are restricted to the physical elements of the LCL filter. Finally, the VSD design methodology is presented with the microgrid analysis through real-time emulation, implemented through Typhoon HIL, and experimental analysis through experimental prototype developed in the laboratory, demonstrating the efficiency of the proposed control structure.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4885
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