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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9UPM25| Tipo: | Dissertação de Mestrado |
| Título: | Estudo e implementação de um conversor bidirecional c.c.-c.a. monofásico de dois estágios como interface entre uma nanorrede e a rede elétrica |
| Autor(es): | Aecio da Silva Bolzon |
| Primeiro Orientador: | Pedro Francisco Donoso Garcia |
| Primeiro membro da banca : | Porfirio Cabaleiro Cortizo |
| Segundo membro da banca: | Paulo Fernando Seixas |
| Terceiro membro da banca: | Rubens Marcos dos Santos Filho |
| Resumo: | O aumento da demanda de energia elétrica e a necessidade de diversificar a matriz elétrica nacional trazem desafios e oportunidades para novas tecnologias nos processos de geração, transmissão e distribuição de energia. Dessa forma, as redes inteligentes de energia ou Smart Grids introduzem novos conceitos para o sistema elétrico, como as microrredes e as nanorredes. A nanorrede do tipo c.c. apresenta inúmeras vantagens em relação a uma nanorrede c.a.. A interface da nanorrede com a rede elétrica é realizada via um conversor de potência bidirecional o qual pode operar com qualquer fator de potência do lado c.a., e também pode responder a solicitações de demanda para comercialização de potência ativa. No presente trabalho de dissertação é realizado o estudo, o projeto e a montagem de um conversor bidirecional c.c.-c.a. monofásico de dois estágios, o qual atua como interface entre o barramento c.c. de uma nanorrede e a rede elétrica. Um estudo introdutório sobre nanorredes é apresentado. Diferentes topologias de conversores bidirecionais c.c.-c.a. sem transformadores são discutidas, sendo proposto a utilização da topologia NPC (Neutral Point Clamped) para o primeiro estágio do conversor e da topologia retificador síncrono para o segundo estágio do conversor. São estudados os quatro blocos funcionais do conversor com o objetivo de otimizar a densidade de potência. É apresentada uma estratégia de controle a qual possibilita o conversor injetar na rede elétrica uma corrente com forma de onda senoidal, com baixa distorção harmônica e fator de potência quase unitário. Com essa estratégia de controle, o conversor também é capaz de regular a tensão no barramento c.c. da nanorrede, admitindose uma pequena ondulação. Um método para detecção de ilhamento é apresentado, o qual é baseado na instabilidade de um PLL (Phase Locked Loop) aprimorado. |
| Abstract: | The increased demand for electricity and the need to diversify the national electric matrix pose challenges and opportunities for new technologies in the generation, transmission and distribution of energy. Thus, smart energy networks or Smart Grids introduces new concepts to the electrical system, as microgrids and nanogrids. The dc nanogrid presents several advantages compared to an ac nanogrid. The nanogrid interface with the power grid is performed via a bi-directional power converter which can operate with any power factor in the ac side, and can also respond to requests for demand for marketing active power. In this thesis, a study, a design and an assembly of a single phase ac-dc bi-directional converter with two stages is performed, which acts as an interface between the nanogrid dc bus and the power grid. An introductory study about the nanogrid is presented. Different transformerless bi-directional ac-dc converters topologies are presented and discussed. It is proposed the use of the NPC (Neutral Point Clamped) topology for the first stage of the converter and the synchronous rectifier topology for the second stage of the converter. The functional blocks of the converter are studied with the bias to optimize the power density. It is presented a control strategy which enables the converter to inject a sinusoidal waveform current in the power grid with low harmonic distortion and near unity power factor. With this control strategy, the converter is also able to regulate the nanogrid dc bus voltage, assuming a small ripple. A method for islanding detection is presented, which is based on the instability of an enhanced PLL (Phase Locked Loop). |
| Assunto: | Engenharia elétrica Conversores de corrente eletrica |
| Idioma: | Português |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9UPM25 |
| Data do documento: | 10-Jun-2014 |
| Aparece nas coleções: | Dissertações de Mestrado |
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