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http://hdl.handle.net/1843/34494| Type: | Dissertação |
| Title: | Estudo e desenvolvimento de um conversor formador de rede multiterminal |
| Other Titles: | Study and development of a multiterminal grid forming converter |
| Authors: | Renata Cristina da Silva |
| First Advisor: | Seleme Isaac Seleme Júnior |
| First Co-advisor: | Clodualdo Venício de Sousa |
| First Referee: | Danilo Iglesias Brandão |
| Second Referee: | Thiago Ribeiro de Oliveira |
| Abstract: | Os geradores distribuídos são conectados ao sistema de distribuição e fornecem energia às cargas conectadas a ele e à rede principal em caso de excesso de geração. A partir daí também surgiram as microrredes que são sistemas formados pela GD, cargas e armazenamento de energia que operaram conectados e ilhados. Quando uma microrrede possui conexão à rede principal se diz que ela opera em modo conectado à rede e se operar sem conexão à rede principal classifica-se como operação ilhada. Para funcionamento ilhado, é necessário que a microrrede possua um conversor formador de rede para estabelecer a tensão e frequência no ponto de acoplamento comum (PAC), que em caso de operação conectada é feito pela rede principal. O propósito deste trabalho é o estudo, desenvolvimento e construção de um conversor formador de rede multiterminal trifásico de 5.1 kW para uso em uma microrrede. Os conversores CC/CC conectados ao conversor formador de rede são utilizados para gerenciar a transferência da potência ativa do arranjo fotovoltaico (PV) e sistema de armazenamento de energia formado por um banco de baterias. O sistema é projetado para funcionar em modo conectado fornecendo energia a rede ou efetuando a carga das baterias e em modo ilhado executando a função de formador de rede, ou seja, estabelecendo a frequência e tensão no PAC. Para o conversor são implementadas malhas de controle de corrente e tensão no referencial síncrono para controle da potência ativa injetada na rede em modo de operação conectado. Em modo de operação ilhado são implementadas malhas de controle da amplitude e frequência da tensão estabelecida no PAC. O PV e a bateria fornecem a potência ativa necessária para alimentar as cargas no modo de funcionamento ilhado. Adicionalmente, para este modo de funcionamento é implementada a sinalização por tensão do barramento CC (DBS) no qual os conversores CC/CC mudam seu modo de operação de acordo com o nível de tensão do barramento. Este trabalho apresenta os elementos do conversor, sua modelagem matemática e o projeto dos controles utilizados. A análise dos projetos é realizada por meio de simulação e posteriormente a validação prática do sistema onde é examinado o desempenho nos diversos modos de funcionamento. Todo o processamento e algoritmos de controle são implementados em uma FPGA, modelo sbRIO 9606, da National Instruments e controlados por supervisório feito em LabVIEW. |
| Abstract: | Distributed generators are connected to the distribution system and supply power to the loads connected to it and the main grid in case of surplus power. Therefore, microgrids were conceived, which have GD, loads, and energy storage and operates connected the grid and in island mode. When a microgrid is connected to the main grid, it is said to operate in grid-connected mode and if the microgrid operates without any connection to the main grid, it is classified as islanded operation. For islanded operation, it is necessary to have a grid-forming converter to establish the voltage and frequency at the point of common coupling (PCC), which in case of grid-connected mode was done by the main grid. The purpose of this work is the study, development, and construction of a low voltage grid-forming converter to be used in a microgrid and that has 5.1kW of rated power. DC/DC converters connected to the grid-forming converter are used to manage the active power transfer from the photovoltaic array (PV) and energy storage system made of batteries. The system is designed to work in grid-connected mode supplying power to the microgrid or charging the batteries and in islanded mode performing the function of grid-forming, that is, establishing the voltage and frequency at the PCC. For the converter, current and voltage control loops are implemented for the control of the active and reactive power injected to the grid in grid-connected mode and control of the voltage's amplitude and the frequency at the PCC in islanded mode. The PV and batteries produce the active power necessary to supply the load in islanded mode. Additionally, for this working mode DC bus signaling (DBS) is implemented where DC/DC converters change their operation mode accordingly to the voltage level at the DC bus. This work presents the elements of the converter and its mathematical modeling and the design of the control strategy used. Analysis of the project is carried out by simulation and practical implementation of the system, where the performance in the various operating modes is examined. Processing and control algorithms are implemented in FPGA, model sbRIO9606, from National Instruments and controlled by supervisory designed with LabVIEW. |
| Subject: | Engenharia elétrica Conversores Energia - Armazenamento Energia solar |
| language: | por |
| 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 Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/34494 |
| Issue Date: | 17-Jul-2020 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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