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Title: Estratégia de controle com regulação da geração de energia e transição suave entre os modos de operação conectado e ilhado para sistemas de geração distribuída fotovoltaicos
Authors: Damasceno, Yuri Iohanssen Ribeiro
Keywords: Geração distribuída;Fontes renováveis de energia;Rastreamento do ponto de operação sub-ótimo;Conectado à rede;Isolado;Controle local
Issue Date: 4-Oct-2019
Citation: DAMASCENO, Yuri Iohanssen Ribeiro. Estratégia de controle com regulação da geração de energia e transição suave entre os modos de operação conectado e ilhado para sistemas de geração distribuída fotovoltaicos. 2019. 117f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: Espera-se que a demanda mundial de energia aumente nas próximas décadas em ritmo superior a capacidade de fornecimento das fontes de energia tradicionais. Isso tem impulsionado a inserção de unidades de Geração Distribuída baseadas em Fontes Renováveis de Energia (GD-FRE) no modelo atual do sistema de potência, as quais tendem a ser integradas ao sistema de potência por meio de microrredes. As microrredes com sistemas de GD-FRE podem atender a cargas locais em um sistema isolado (operação ilhada) ou conectados à rede elétrica (operação conectada à rede). Idealmente, esses sistemas de GD-FRE devem ter a capacidade de realizar uma transição suave entre os modos de operação, de forma que o fornecimento contínuo de energia seja garantido, independentemente do estado da rede elétrica. Neste trabalho é proposta uma estratégia de controle para um sistema de GD-FRE de baixa tensão capaz de operar nos modos ilhado e conectado à rede com transição suave entre os modos conectado e ilhado, que regula a geração da FRE, dispensando o uso de sistemas de armazenamento de energia no modo de operação ilhado e que não utiliza comunicação entre as unidades de GD. A estratégia de controle proposta é dividida em três partes: (a) o controle do conversor conectado ao ponto de acoplamento comum (PAC) (controle de corrente, tensão e potência), (b) unidade de gestão do modo de operação (constituída pelos controles da tensão barramento CC do sistemas GD, controle de tensão e de frequência angular do PAC) e (c) o subsistema de sincronismo e detecção de ilhamento. A estratégia de controle é validada através da simulação de um sistema trifásico de GD-FRE. A utilização da estratégia permite que o sistema apresente uma transição suave entre os modos, com baixa perturbação na tensão do PAC, a manutenção do equilíbrio de potência no modo ilhado e um processo de sincronização rápido do modo ilhado para o conectado à rede. Além disso, o sistema apresenta um tempo de resposta rápido do controle da tensão do barramento CC que é capaz de manter o transitório pequeno, mesmo quando ocorrem elevados desequilíbrios de potência durante a transição dos modos.
Abstract: The world energy demand is expected to rise in the coming decades in a superior rate than the conventional energy sources availability. This forecast has driven the adoption of Renewable Energy Source Distributed Generation (RES-DG) systems in the power system. The trend is the organization of these RES-DG systems in the form of microgrids. The RES-DG based microgrids can serve local loads on an isolated system (islanded operation) or connected to the power grid (grid-connected operation). Ideally, these RES-DG systems should have the ability to transition smoothly between modes so that a continuous supply of power is achieved regardless of the grid state. This work proposes a local control strategy for a low-voltage RES-DG system capable of operating in islanded as well in grid-connected mode while achieving a smooth transfer between modes and beeing able to regulate the RES output power, foregoing the use of energy storage systems in islanded mode. The proposed control strategy is divided in three parts: (a) the VSI control, which constitutes the inner control loops of the Voltage Source Inverter (VSI) (current, voltage and power control loops), (b) operating mode management unit (DC link, voltage at the PCC and DG system angular frequency control loops) and (c) the synchronization islanding detection subsystem. The control strategy is validated through simulation of a three-phase RES-DG system. The proposed strategy presents a smooth transition between modes, with little perturbation on the PCC voltage, a fast synchronization process from islanded to grid-connected mode and mantains power balance inside the microgrid while operating in islanded mode. In addition, it also presents a fast DC link voltage control response time that is capable of maintaining the transitory small even for large power imbalances during mode transition.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28238
Appears in Collections:PPGEE - Mestrado em Engenharia Elétrica e de Computação

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