Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/34046
Type: Dissertação
Title: Selective output impedance-based double PI loop control strategy for single-phase grid-connected inverters
Other Titles: Estratégia seletiva de controle em cascata baseada na impedância de saída para inversores monofásicos conectados à rede utilizando controladores PI
Authors: Henrique Parreiras Couto
First Advisor: Danilo Iglesias Brandão
First Co-advisor: Sidelmo Magalhães Silva
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Elisabetta Tedeschi
First Referee: Danilo Iglesias Brandão
Second Referee: Sidelmo Magalhães Silva
Third Referee: Seleme Isaac Seleme
metadata.dc.contributor.referee4: Hélio Marcos André Antunes
Abstract: Over the last decades, significant advancements were made on power electronic systems. This allowed the development of Renewable Energy Sources, such as Solar Photovoltaic (PV), Wind and many others, that have been remarkably growing in the last years. These sources, especially solar PV, are characterized by their decentralized characteristic, being usually implemented in small Distributed Generators (DGs) installed near to or in consumer centers and connected directly to low-voltage networks. In Brazil, since 2012, when the electrical energy regulating agency allowed the connection of DGs to the distribution grid, their installed capacity has increased exponentially. Although their total installed capacity is still not a significant part of the Brazilian National Interconnected System, their current state of development demands intense study as they bring new technical and regulatory challenges. The work carried herein presents contributions in that sense, collaborating with technological advancements that allow the development of more efficient and robust distributed generation systems. This work proposes a power control strategy for single-phase Current-Driven Grid-Connected Converters based on the use of natural frame PI controllers. Its physical behaviour and mathematical model are presented in detail and the inverter output impedance is analytically derived to analyze the disturbance rejection capability of the system. The results show that the proposed scheme is capable of effectively rejecting disturbances originating from the grid voltage, achieving low current THD lower even with highly distorted grid voltage. The concept of the Double Converter Configuration, which consists in the parallel association of two current-driven converters, is also presented as a case study. The analysis of this configuration also helps the evaluation of the derived mathematical models and the proposed power control strategy.
Abstract: Nas últimas décadas, avanços significativos foram obtidos em relação aos sistemas de eletrônica de potência, permitindo o desenvolvimento de fontes de energia renováveis como a solar fotovoltaica (FV), eólica, entre outras, cujo uso tem crescido significativamente. Essas fontes, principalmente a solar fotovoltaica, têm uma característica descentralizada, sendo usualmente implementadas em pequenos Geradores Distribuídos (GDs), que são instalados próximos a centros de carga ou na própria unidade consumidora e conectados diretamente a redes de baixa tensão. No Brasil, desde 2012, quando Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) regulamentou a geração distribuída, a potência instalada desses geradores aumentou exponencialmente. Apesar da representatividade dessa modalidade de geração ainda ser pequena frente ao Sistema Interligado Nacional (SIN), entende-se que o seu atual estágio de desenvolvimento e disseminação é ideal para a realização de pesquisas e trabalhos nessa área, pois o seu desenvolvimento traz novos desafios técnicos e regulatórios. O trabalho aqui apresentado expõe contribuições nesse sentido, colaborando com os avanços tecnológicos que permitem o desenvolvimento de sistemas de gerações distribuídos mais eficientes e robustos. Este trabalho propõe um esquema de controle de potência para inversores de potência monofásicos conectados à rede baseado no uso de controladores PI implementados em coordenadas naturais (abc). O seu comportamento físico e modelo matemático são apresentados e analisados detalhadamente e a impedância de saída do conversor é derivada analiticamente para avaliar a sua capacidade de rejeição a perturbações. Os resultados mostram que o esquema proposto é efetivamente capaz de rejeitar as perturbações causadas pela tensão da rede, obtendo baixos valores de THD da corrente injetada, mesmo com significativa distorção harmônica da tensão. Adicionalmente, o Conversor Duplo, que consiste na associação em paralelo de dois conversores controlados em corrente, é também apresentado como um estudo de caso. A análise dessa configuração objetiva auxiliar na avaliação dos modelos matemáticos derivados e da estratégia proposta para controle de potência.
Subject: Engenharia elétrica
Geração de energia fotovoltaica
Inversores elétricos
Energia elétrica - Qualidade
language: eng
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Rights: Acesso Restrito
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/34046
Issue Date: 20-Feb-2020
metadata.dc.description.embargo: 20-Feb-2021
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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