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Please use this identifier to cite or link to this item:
https://tede.unioeste.br/handle/tede/4504
Tipo do documento: | Dissertação |
Title: | Dinâmica durante faltas e controle de conversores aplicados a sistemas fotovoltaicos de geração distribuída interligados à rede elétrica |
Other Titles: | Dynamics during faults and control of converters applied to distributed generation grid-connected photovoltaic systems |
Autor: | Farias, Gustavo André Barbado |
Primeiro orientador: | Reginatto, Romeu |
Primeiro membro da banca: | Motter, Daniel |
Segundo membro da banca: | Aguiar, Cassius Rossi de |
Resumo: | Nos últimos anos, tem se tornado cada vez mais comum o uso de sistemas de Geração Distribuída (GD) com fontes renováveis de energia para compensar tanto o aumento da demanda energética, quanto os impactos ambientais causados pelo uso de fontes convencionais. Neste contexto, uma das principais tecnologias empregadas é a de geração fotovoltaica. Com isso, torna-se cada vez mais necessário estudar estratégias que garantam um bom desempenho deste tipo de sistema durante faltas elétricas, e também uma boa recuperação pós-falta. Este trabalho aborda a caracterização dinâmica de sistemas fotovoltaicos de GD conectados à rede elétrica durante faltas. Para isso, foram realizadas simulações para o caso de um sistema fotovoltaico de 500 kW. As primeiras simulações tiveram a finalidade de demonstrar os efeitos dos limites operativos dos conversores sobre o comportamento dinâmico das principais variáveis do sistema. Com isso, é apresentado o fenômeno de windup, que ocorre quando os limites de corrente do inversor são atingidos, afetando diretamente o desempenho final das malhas de controle envolvidas, causando picos de variação indesejados e atrasos na recuperação pós-falta. No entanto, este trabalho também apresenta uma estratégia de anti-windup aplicada às malhas de controle de tensão do elo CC e de potência reativa. Estas ações melhoraram o desempenho pós-falta do sistema pela redução do tempo de recuperação e pela eliminação de grandes picos de variação de tensão, corrente e potência ativa. As ações também evitaram variações súbitas tanto na tensão do elo CC quanto na potência gerada pelo conjunto fotovoltaico após a eliminação da falta. Dessa forma, as ações anti-windup se mostraram bastante eficientes na melhoria dinâmica do sistema fotovoltaico durante faltas, independente da condição de falta e do ponto de operação do sistema. Além disso, também foi proposta uma estratégia de limitação do elo CC durante a falta, utilizando um esquema de controle análogo ao anti-windup, que atua sobre o duty cycle da malha de controle MPPT. Esta estratégia mostrou que é possível limitar a tensão do elo CC através da redução da geração de potência pelo conjunto fotovoltaico e, na prática, poderia auxiliar na eliminação de alguns problemas de proteção envolvendo a tensão do elo CC, como o desconexão do sistema. |
Abstract: | In recent years, it has become increasingly common to use Distributed Generation (DG) systems with renewable energy sources to compensate for both increased energy demand and the environmental impacts caused by the use of conventional sources. Within this context, one of the main used technologies is photovoltaic generation. With this, it becomes increasingly necessary to study strategies that guarantee a good performance of this type of system during electrical faults, and also a good post-fault recovery. This work deals with the dynamic characterization of DG grid-connected photovoltaic systems during faults. Then, simulations were made for the case of a 500-kW photovoltaic generation system. The first simulations had the purpose of demonstrating the effects of the operating limits of the converters on the dynamic behavior of the main variables of the system. Thus, the windup phenomenon is presented, which occurs when the current limits of the inverter are reached, directly affecting the final performance of the control meshes involved, causing undesired variation peaks and delays in the post-fault recovery. However, this work also presents an anti-windup strategy applied to the DC link voltage and reactive power control loops. These actions improved the system’s post-fault performance by reducing recovery time and eliminating large peaks in voltage, current and active power variations. The actions also avoided sudden variations in both the DC link voltage and the power generated by the photovoltaic array after the fault elimination. Thus, the anti-windup actions proved to be quite efficient in the dynamic improvement of the photovoltaic system during faults, regardless of the fault condition and the operating point of the system. In addition, a strategy for limiting the DC link during the fault was also proposed using an anti-windup analogue control scheme that acts on the duty cycle of the MPPT control loop. This strategy showed that it is possible to limit DC link voltage during the fault by reducing the photovoltaic array power generation and, in practice, could help to eliminate some protection problems involving the DC link voltage, such as the disconnection of the system from the main grid. |
Keywords: | Sistemas fotovoltaicos Geração distribuída Controle de inversores Anti-windup Photovoltaic systems Distributed generation Inverters control Anti-windup |
CNPq areas: | SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::MEDICAO, CONTROLE, CORRECAO E PROTECAO DE SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Publisher: | Universidade Estadual do Oeste do Paraná |
Sigla da instituição: | UNIOESTE |
Departamento: | Centro de Engenharias e Ciências Exatas |
Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação |
Campun: | Foz do Iguaçu |
Citation: | FARIAS, Gustavo André Barbado. Dinâmica durante faltas e controle de conversores aplicados a sistemas fotovoltaicos de geração distribuída interligados à rede elétrica. 2019. 80 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Foz do Iguaçu, 2019. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
Endereço da licença: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
URI: | http://tede.unioeste.br/handle/tede/4504 |
Issue Date: | 12-Apr-2019 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Elétrica e Computação (FOZ) |
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