A zero harmonic distortion grid-forming converter for medium voltage systems

Abstract

O mundo tem passado por uma rápida mudança na produção e uso de energia elétrica. O sistema elétrico responsável por fornecer energia, localizado longe dos centros de consumo, está passando por um processo de mudança devido à alta penetração de geração distribuída por meio de fontes de energia renovável instaladas próximas aos consumidores. A evolução da geração distribuída abre caminho para o conceito de conversores formadores de rede, melhorando a estabilidade de tensão e frequência em microrredes, aplicações em sistemas isolados e posteriormente em sistemas de energia em larga escala devido ao crescimento de fontes de energia renováveis em conversores eletrônicos conectados diretamente em níveis de tensão de distribuição. O presente trabalho propõe a aplicação do conversor de distorção harmônica zero (ZHD), que não requer o uso de filtros senoidais, como um conversor formador de rede devido à sua característica inerente de fonte de tensão sem o uso de filtros de saída que impactam negativamente custos, eficiência, tamanho e possíveis problemas de ressonância com a rede. Este trabalho contribui com a técnica de controle para o conversor ZHD operar como um conversor formador de rede. O conversor elimina todos os harmônicos considerados pelos padrões internacionais por meio de um transformador com dois secundários em conjunto com a técnica de eliminação seletiva de harmônicos (SHEPWM). Simulações e resultados em hardware-in-the-loop mostram o desempenho do conversor ZHD como um conversor formador de rede.