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http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9C4H3X| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Estudo de transformadores de estado sólido para conexão de sistemas de geração distribuída à rede de distribuição de energia elétrica |
| Authors: | Tiago Luiz Dias |
| First Advisor: | Marcos Antonio Severo Mendes |
| First Co-advisor: | Porfirio Cabaleiro Cortizo |
| First Referee: | Porfirio Cabaleiro Cortizo |
| Second Referee: | Lenin Martins Ferreira Morais |
| Third Referee: | Paulo Fernando Seixas |
| Abstract: | Esta dissertação de mestrado apresenta o estudo e simulação de um transformador de estado sólido (SST - do inglês Solid State Transformer) utilizado com a finalidade de promover o paralelismo de fontes distribuídas de energia com a rede de energia elétrica. Dentre astecnologias de geração distribuída disponíveis atualmente optou-se por adotar a energia fotovoltaica, visando o desenvolvimento futuro de um protótipo para estudos em laboratório. Uma revisão bibliográfica é realizada destacando as principais características e vantagens técnicas que um SST apresenta em relação aos transformadores de potência tradicionais, principalmente no que concerne à qualidade da energia à sua saída. Por ser um componente ativo baseado em eletrônica de potência, funcionalidades de compensação de distúrbios da rede podem ser agregadas ao SST, tornando-o um equipamento tecnicamente superior aos transformadores comuns. A tecnologia de chaves semicondutoras à carbeto de silício é também introduzida a título de comparação com os tradicionais dispositivos semicondutores à base de silício. Tal técnica vem se apresentando como uma alternativa viável para aplicações de conversores estáticos de potência em tensões elevadas. Um estudo dos principais aspectos teóricos das estratégias de controle utilizadas para realizar o paralelismo do SST com a rede é apresentado. As estruturas de controle responsáveis pela regulação da tensão no barramento c.c. e pelo controle da injeção de correntes equilibradas na rede são simuladas e analisadas. Devido à presença de desequilíbrios nas tensões da rede e predominância dos harmônicos de 5ª e 7ª ordens no sistema trifásico, são estudadas e simuladas estruturas de controle capazes de realizar a compensação seletiva desses harmônicos de sequência positiva e negativa presentes nas correntes injetadas. Desse modo, se obtêm a injeção de um reduzido conteúdo harmônico na rede, em concordância com as normas existentes para tecnologias de recursos distribuídos. Para tal fim, a técnica de transformação das grandezas elétricas do sistema de referência fasorial original (abc) para sistemas referenciais síncronos múltiplos é estudada e aplicada. |
| Abstract: | This master thesis presents the study and simulation of a solid state transformer (SST) used for the purpose of promoting the parallelism of distributed energy sources with the power grid. Among the distributed generation technologies currently available it was decided to adopt photovoltaics, aiming the future development of a prototype for laboratory studies. A literature review is performed highlighting the main features and technical advantages that the SST presents, especially with regard to the energy quality at its output compared to traditional power transformers. By being an active component based on power electronics,compensation functionalities of grid disturbances can be added to the SST, making it a device technically superior to usual transformers. The technology for silicon carbide switches is also introduced for comparison with traditional semiconductor devices based on silicon. Such a technique has been presented as a viable alternative for applications of static power converters in high voltages. A study of the major theoretical aspects of control strategies used to achieve the parallelism of the SST with the grid is presented. The control structures responsible for regulating the dc bus voltage and controlling the injection of balanced currents into the grid are simulated and analyzed. Due to the presence of imbalances in the grid voltages and the predominance of 5th and 7th order harmonics in three phase system, control structures capable of performing the selective compensation of harmonics of positive and negative sequence present in the injected currents are studied and simulated. Thereby, the injection of a low harmonic content in the grid is achieved, in accordance with existing standards for distributed resource technologies. For this purpose, the transformation of the electrical quantities from the original phasorial system (abc) to multiple synchronous reference frames is studied and applied. |
| Subject: | Engenharia elétrica Conversores de corrente eletrica Transformadores eletricos |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9C4H3X |
| Issue Date: | 2-Aug-2013 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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