Estrutura baseada em estados virtuais para aumento da robustez em sistemas decontrole de inversores aplicados a sistemas de geração distribuída
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 subjec...
| Autor principal: | Kraemer, Rodrigo Antonio Sbardeloto |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2020
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4885 |
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riut-1-48852020-04-30T06:01:02Z Estrutura baseada em estados virtuais para aumento da robustez em sistemas decontrole de inversores aplicados a sistemas de geração distribuída Structure based on virtual sates to increase the robustness in Inverter control systems applied to distributed generation systems Kraemer, Rodrigo Antonio Sbardeloto Carati, Emerson Giovani http://lattes.cnpq.br/8681744957229767 Cardoso, Rafael https://orcid.org/0000-0002-2193-2056 http://lattes.cnpq.br/8148387096236908 Stein, Carlos Marcelo de Oliveira http://lattes.cnpq.br/5654025919305848 Carati, Emerson Giovani http://lattes.cnpq.br/8681744957229767 Costa, Jean Patric da http://lattes.cnpq.br/5424651831210420 Machado, Ricardo Quadros http://orcid.org/0000-0003-2995-1005 http://lattes.cnpq.br/3927458584410491 Geração distribuída de energia elétrica Inversores elétricos Energia elétrica - Distribuição Distributed generation of electric power Electric inverters Electric power distribution CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::CONTROLE DE PROCESSOS ELETRONICOS, RETROALIMENTACAO Engenharia/Tecnologia/Gestão 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. Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) 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. 2020-04-29T20:11:27Z 5000 2020-04-29T20:11:27Z 2020-03-06 masterThesis 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. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4885 por embargoedAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pato Branco Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Geração distribuída de energia elétrica Inversores elétricos Energia elétrica - Distribuição Distributed generation of electric power Electric inverters Electric power distribution CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::CONTROLE DE PROCESSOS ELETRONICOS, RETROALIMENTACAO Engenharia/Tecnologia/Gestão |
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Geração distribuída de energia elétrica Inversores elétricos Energia elétrica - Distribuição Distributed generation of electric power Electric inverters Electric power distribution CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::CONTROLE DE PROCESSOS ELETRONICOS, RETROALIMENTACAO Engenharia/Tecnologia/Gestão Kraemer, Rodrigo Antonio Sbardeloto Estrutura baseada em estados virtuais para aumento da robustez em sistemas decontrole de inversores aplicados a sistemas de geração distribuída |
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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. |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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2020 |
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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. |
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