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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32032| Título: | Sistema híbrido de armazenamento de energia integrado a um conversor bidirecional de interface usado para suavizar intermitências entre uma microrrede ca Trifásica e a rede elétrica monofásica |
| Título(s) alternativo(s): | Hybrid energy storage system integrated to a bidirectional interface converter used to smooth intermittencies between a three-phase ac microgrid and a single-phase electrical grid |
| Autor(es): | Pelz, Guilherme Masquetti |
| Orientador(es): | Silva, Sergio Augusto Oliveira da |
| Palavras-chave: | Energia - Armazenamento Redes elétricas Engenharia elétrica Energy storage Electric networks Electric engineering |
| Data do documento: | 3-Ago-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Cornelio Procopio |
| Citação: | PELZ, Guilherme Masquetti. Sistema híbrido de armazenamento de energia integrado a um conversor bidirecional de interface usado para suavizar intermitências entre uma microrrede ca trifásica e a rede elétrica monofásica. 2023. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica - Uel/Utpfr) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2023. |
| Resumo: | Esta tese apresenta um Sistema Híbrido de Armazenamento de Energia (HESS) integrado a um Conversor Bidirecional de Interface (BGIC) entre a rede elétrica monofásica e a microrrede CA trifásica, o qual é utilizado para suavizar a transferência das intermitências de potência da microrrede para a rede elétrica. Assim, o HESS absorve/fornece a diferença entre as potências da rede e da microrrede, nos segundos subsequentes às variações de potência da microrrede, evitando que tais variações se comportem como distúrbios para o sistema elétrico. Por outro lado, após o estabelecimento do regime permanente, em que a rede supre a demanda da microrrede, não há circulação de energia pelo HESS. O sistema completo é composto por um Condicionador Unificado de Qualidade de Energia (UPQC) acoplado, por meio de um conversor CC-CC bidirecional isolado Dual-Active-Bridge (DAB), ao Sistema Híbrido de Armazenamento de Energia formado por baterias e ultracapacitores. O UPQC utilizado é conectado entre a rede monofásica e a microrrede trifásica a quatro fios, na qual está prevista a conexão de cargas monofásicas e trifásicas, além de geradores distribuídos monofásicos e trifásicos. Assim, além de controlar o fluxo de potência entre a rede e a microrrede, este conversor garante baixa distorção harmônica total da corrente da rede e fator de potência unitário, bem como fornece tensões trifásicas equilibradas, reguladas e com baixa distorção harmônica às cargas e geradores distribuídos conectados à microrrede. São apresentadas ainda contribuições adicionais relacionadas ao dimensionamento do HESS bateria/ultracapacitor e aos controladores de tensão e corrente dos conversores envolvidos, propondo uma metodologia de projeto de controladores ressonantes utilizando o método de otimização por evolução diferencial, bem como a filtragem de componentes oscilatórias do barramento CC do sistema, evitando a propagação destas componentes tanto para a microrrede CA quanto para o HESS. A comprovação dos resultados teóricos e a análise do desempenho do sistema proposto é realizada por meio de resultados experimentais obtidos em um protótipo desenvolvido em laboratório. |
| Abstract: | This thesis presents a Hybrid Energy Storage System (HESS) integrated to a Bidirectional Grid Interface Converter (BGIC) that operates between the single-phase power supply and the threephase AC microgrid, which is used to smooth the transfer of the power intermittencies from the microgrid to the electrical power system. Thus, the HESS absorbs/supplies the difference between the power of the grid and the microgrid, in the seconds following the power variations of the microgrid, preventing such variations from behaving as disturbances to the electrical system. On the other hand, after the establishment of the steady state, in which the grid supplies the demand of the microgrid, there is no energy circulation through the HESS. The complete system consists of a Unified Power Quality Conditioner (UPQC) coupled, through an isolated bidirectional DC-DC converter called Dual-Active-Bridge (DAB), to the Hybrid Energy Storage System comprised of batteries and ultracapacitors. The UPQC is connected between the single-phase grid and the three-phase four-wire microgrid, in which the connection of single-phase and three-phase loads is planned, in addition to distributed single-phase and threephase generators. Thus, in addition to controlling the power flow between the grid and the microgrid, this converter ensures low total harmonic distortion of the grid current and unity power factor, and supplies balanced, regulated three-phase voltages with low total harmonic distortion to the loads and distributed generators connected to the microgrid. Additional contributions related to the dimensioning of the HESS battery/ultracapacitor and related to the voltage and current controllers of the converters involved are also presented, such as a methodology for designing resonant controllers using the differential evolution optimization method, as well as the filtering of oscillatory components of the system's DC-link, preventing the propagation of these components to both the AC microgrid and the HESS. The verification of the theoretical results and the performance analysis of the proposed system is achieved through experimental results obtained by a prototype developed in the laboratory. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32032 |
| Aparece nas coleções: | CP - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
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