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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36438| Título: | Operação coordenada e otimizada de condicionadores unificados de qualidade de energia trifásicos conectados em paralelo |
| Título(s) alternativo(s): | Coordinated and optimized operation of three-phase unified power quality conditioners connected in parallel |
| Autor(es): | Costa, Bruno Leandro Galvão |
| Orientador(es): | Silva, Sergio Augusto Oliveira da |
| Palavras-chave: | Sistemas de energia elétrica - Controle Modelagem Algoritmos Electric power systems - Control Modeling Algorithms |
| Data do documento: | 21-Fev-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Cornelio Procopio |
| Citação: | COSTA, Bruno Leandro Galvão. Operação coordenada e otimizada de condicionadores unificados de qualidade de energia trifásicos conectados em paralelo. 2025. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica - UEL/UTFPR) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2025. |
| Resumo: | A presente tese propõe o estudo de condicionadores unificados de qualidade de energia (UPQC – do inglês Unified Power Quality Conditioner) trifásicos operando de forma coordenada e paralela, sendo duas topologias distintas analisadas, funcionando no modo de compensação ativa de potência dual: i) um UPQC composto por um inversor fonte de tensão (VSI – do inglês Voltage Source Inverter) série Three-Leg (3L) e um VSI paralelo Four-Leg (4L), e ii) um UPQC composto por VSIs série e paralelo NPC (do inglês Neutral Point Clamped). Nesse contexto, foi sistematicamente desenvolvido ao longo do trabalho um modelo linearizado de pequenos sinais em espaço de estados, considerando uma rede composta pelos referidos UPQCs operando em paralelo, baseados na estratégia de controle por decaimento (do inglês droop control), linhas de distribuição e cargas. No intuito de melhorar o desempenho em termos de controle dos UPQCs frente à operação em paralelo, este trabalho considera também a aplicação da metaheurística evolução diferencial (DE – do inglês Differential Evolution) para a obtenção de um ajuste otimizado dos parâmetros dos controladores envolvidos no sistema, particularmente, nas malhas de controle de tensão e de corrente dos UPQCs, cujo processo de otimização está atrelado à minimização de funções de custo inter-relacionadas com o comportamento dinâmico do sistema. Simulações computacionais são apresentadas e avaliadas considerando contextos gerais de operação, nas quais estratégias de controle para a restauração das variáveis de frequência e tensão do sistema são empregadas, neste caso, malhas de controle secundário e filtros washout, sendo aplicados em conjunto com o controle por droop. Análises dos fluxos de potência ativa e reativa também são feitas para estas simulações visando um melhor entendimento da operação em paralelo dos UPQCs. Além disso, respostas temporais foram obtidas para o modelo linearizado de pequenos sinais desenvolvido sendo também ilustradas visando sua validação computacional. Testes experimentais foram conduzidos considerando a operação apenas de VSIs paralelos de dois protótipos de UPQCs, os quais foram adaptados para operarem com topologias 3L, aplicados à sistemas a três fios, sendo os resultados do paralelismo destes conversores apresentados ao longo do trabalho. |
| Abstract: | The present thesis proposes the study of three-phase Unified Power Quality Conditioners (UPQC) operating in a coordinated and parallel manner, with two distinct topologies analyzed, working in dual/inverted active power compensation mode: i) a UPQC composed of a Three-Leg (3L) series voltage source inverter (VSI) and a Four-Leg (4L) parallel VSI, and ii) a UPQC composed of series and parallel NPC (Neutral Point Clamped) VSIs. In this context, was systematically developed throughout the work a linearized small-signal statespace model, considering a network composed of the aforementioned UPQCs operating in parallel, based on the droop control strategy, distribution lines and loads. In order to improve the control performance of UPQCs in parallel operation, this work also considers the application of the Differential Evolution (DE) metaheuristic to obtain an optimized adjustment of the parameters of the controllers involved in the system, particularly in the voltage and current control loops of the UPQCs, whose optimization process is related to the minimization of cost functions interrelated with the dynamic behavior of the system. Computational simulations are presented and evaluated considering general operating contexts, in which control strategies for the restoration of the frequency and voltage variables of the system are employed, in this case, secondary control loops and washout filters, being applied in conjunction with the droop control. Analyses of the active and reactive power flows are also performed for these simulations aiming at a better understanding of the parallel operation of the UPQCs. In addition, temporal responses were obtained for the linearized small-signal model developed and also illustrated aiming at its computational validation. Experimental tests were conducted considering the operation of only parallel VSIs of two UPQC prototypes, which were adapted to operate with 3L topologies, applied to three-wire systems, with the results of the parallelism of these converters being presented throughout the work. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36438 |
| Aparece nas coleções: | CP - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
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