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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27603| Título: | Investigação de estruturas de controle para inversores monofásicos aplicados em geração distribuída |
| Título(s) alternativo(s): | Search on control structures for single-phase inverters applied on distributed generation |
| Autor(es): | Piveta, Marcelo |
| Orientador(es): | Carati, Emerson Giovani |
| Palavras-chave: | Geração distribuida de energia elétrica Conversores de corrente elétrica Inversores elétricos Energia elétrica - Qualidade Distributed generation of electric power Electric current converters Electric inverters Electric power - Quality |
| Data do documento: | 20-Abr-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | PIVETA, Marcelo. Investigação de estruturas de controle para inversores monofásicos aplicados em geração distribuída. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia de Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Pato Branco, 2021. |
| Resumo: | Este trabalho apresenta uma investigação sobre técnicas de controle para inversores monofásicos aplicados em geração distribuída, com foco em uma análise comparativa de estruturas auxiliares de estabilização e melhora da qualidade da energia. Inicialmente, são apresentadas e discutidas as principais etapas de um sistema típico de geração distribuída, além disso, é proposta uma estrutura principal de controle para esse sistema, constituída por três componentes: sistema de sincronismo, geração de corrente de referência e controlador de corrente. Em seguida, é apresentada uma revisão da literatura a respeito das diferentes estruturas auxiliares para o controle do sistema de geração distribuída: compensador de harmônicas, estimador de parâmetros de rede elétrica, amortecimento passivo e técnicas de amortecimento ativo baseadas em filtros digitais e realimentação de variáveis de estados. Dentre as estruturas apresentadas, algumas são selecionadas e avaliadas em um comparativo, desenvolvido a partir de resultados obtidos em simulações no software PSIM. Os principais quesitos analisados no comparativo são os efeitos das estruturas auxiliares sobre a estabilidade e a qualidade da energia do sistema de geração distribuída. O compensador de harmônicas e o amortecimento ativo baseado na realimentação proporcional da corrente do capacitor do filtro LCL apresentaram os melhores resultados para suas finalidades, qualidade da energia e estabilidade, respectivamente. O compensador de harmônicas foi capaz de causar reduções de até 4,82% na DHT da corrente de saída do sistema de geração distribuída. O amortecimento ativo baseado na realimentação proporcional da corrente do capacitor do filtro LCL mostra alta capacidade de amortecimento, além disso, em nenhum dos casos analisados para essa estrutura a DHT da corrente de saída ultrapassou 4,57%. O amortecimento passivo apresenta reduzida capacidade de estabilização do sistema de GD, além disso, em alguns casos (carga local não-linear), a DHT da corrente de saída excede os limites do padrão de qualidade de energia (5%), atingindo DHT de 8,42%. O amortecimento ativo baseado em filtro digital notch apresenta boa capacidade de estabilização do sistema de GD. Entretanto, a qualidade da energia apresenta níveis piores que os das demais estruturas de amortecimento em vários cenários analisados, mais notoriamente no caso de carga local não-linear, em que a DHT da corrente de saída atinge até 17,82%. O estimador de parâmetros de rede apresenta resultados insatisfatórios e inconstantes. O erro de estimação é muito elevado para a parcela resistiva da impedância da rede elétrica, principalmente para os casos de rede forte, em que os valores real e estimado diferem em várias ordens de grandeza. Para a parcela indutiva da impedância da rede elétrica, o erro é consideravelmente menor, atingindo, no máximo, 21,4%. |
| Abstract: | This work presents an investigation on control techniques for single-phase inverters applied in distributed generation, focusing on a comparative analysis of auxiliary stabilization structures and improvement of energy quality. Initially, the main stages of a typical distributed generation system are presented and discussed, in addition, a main control structure for this system is proposed, consisting of three components: synchronism system, reference current generation and current controller. Then, a literature review is presented regarding different auxiliary structures for the control of the distributed generation system: harmonic compensator, power grid parameter estimator, passive damping and active damping techniques based on digital filters and state variables feedback. Among the structures presented, some are selected and evaluated in a comparison, developed from results obtained in simulations in software PSIM. The main topics analyzed in the comparison are the effects of the auxiliary structures on the stability and energy quality of the distributed generation system. The harmonic compensator and the active damping based on the proportional feedback of the LCL filter capacitor’s current showed the best results for their purposes, energy quality and stability, respectively. The harmonic compensator was able to cause reductions of up to 4.82% in the THD of the output current of the DG system. The active damping based on the proportional feedback of the LCL filter capacitor’s current shows high damping capacity, moreover, in none of the cases analyzed for this structure the THD of the output current exceeded 4.57%. Passive damping has a reduced capacity of stabilizing the DG system, in addition, in some cases (non-linear local load), the THD of the output current exceeds the limits of the power quality standard (5%), reaching values of up to 8.42%. The active damping based on notch digital filter has a good capacity of stabilizing the GD system. However, the energy quality presents worse levels than those of the other damping structures in several scenarios analyzed, most notably in the case of local non-linear load, in which the THD of the output current reaches up to 17.82%. The power grid parameter estimator shows unsatisfactory and inconsistent results. The estimation error is very high for the resistive portion of the electrical power grid impedance, especially for cases of strong grid, where the real and estimated values differ by several orders of magnitude. For the inductive portion of the electrical grid impedance, the error is considerably less, reaching a maximum of 21.4%. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27603 |
| Aparece nas coleções: | PB - Engenharia Elétrica |
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