Gerenciamento de potência de uma microrrede híbrida CA/CC utilizando controle baseado em potência
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Lenin Martins Ferreira Morais
Gabriel Azevedo Fogli
Gabriel Azevedo Fogli
Resumo
A presente dissertação propõe a realização do gerenciamento de energia de uma microrrede híbrida c.a./c.c. Este gerenciamento é promovido através de uma estrutura hierárquica de controle, onde a técnica de controle centralizado controle baseado em potência é aplicada aos níveis secundário e terciário de controle da microrrede. Suas principais características são promover um compartilhamento de potência proporcional entre os recursos energéticos distribuídos, além de não depender de se conhecer o modelo elétrico da rede. O objetivo de se utilizar o controle baseado em potência na microrrede híbrida desenvolvida neste trabalho é alcançar as seguintes funcionalidades de controle: i) promover um compartilhamento de potência proporcional entre as unidades de armazenamento de energia dispersamente alocadas ao longo dos barramentos c.a. e c.c. da microrrede; ii) equalização do estado de carga das unidades de armazenamento de energia em ambos os modos de carga e descarga; iii) garantir a operação da microrrede em ambos os modos conectado à rede e ilhado; iv) promover o controle de potência ativa e reativa da rede. Os resultados foram obtidos através de simulações computacionais e validados em uma plataforma experimental presente em laboratório e, em ambas as situações foi possível verificar o processo de equalização das unidades de armazenamento de energia nos modos de carga e descarga, com a microrrede operando conectada à rede e ilhada, observou-se a capacidade de realização do controle de potência ativa e reativa da rede e a capacidade de operação plug-and-play das unidades de armazenamento de energia, alcançando os objetivos propostos pela pesquisa.
Abstract
This master dissertation proposes an energy management strategy for hybrid ac/dc
microgrids. This management is provided through a hierarchical control structure, where
a power-based control approach is applied to the secondary and tertiary control levels
of the microgrid. Its main characteristics are to provide a proportional power sharing
among the distributed energy resources without depending on previous knowledge of the
system electrical model. The application of the power-based control in the hybrid ac/dc
microgrid developed in this dissertation aims at: i) achieving a proportional power sharing
among the energy storage units dispersedly distributed throughout ac and dc sub-grids;
ii) state-of-charge equalization of the energy storage units in both charge and discharge
modes; iii) ensuring the microgrid operation in both grid connected and islandes modes;
iv) providing active and reactive grid power control. The results were obtained by means
of computational simulations and validated in an laboratory-scale experimental setup.
In both cases were achieved the state-of-charge equalization in charging and discharging
modes, grid-connected and islanded operation of the MG, active and reactive grid power
control and plug and play connection of the ESUs, reaching the proposed objectives of
the research.
Assunto
Engenharia elétrica, Energia - Armazenamento
Palavras-chave
Microrredes, Controle baseado em potência, Unidades de armazenamento de energia, Controle hierárquico, Compartilhamento de potência
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