Modelagem e simulação computacional de conversor fonte de tensão (VSC) em back-to-back em uma microrrede inteligente industrial

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: FRANCO, Murilo Leandro
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4012
Resumo: Este trabalho apresenta um estudo de caso sobre a aplicação de um conversor do tipo fonte de tensão em uma microrrede industrial, utilizando a topologia multinível em um arranjo Back-to-Back. A principal finalidade é entender se a aplicação de um conversor B2B-VSC pode ser viável em uma microrrede industrial, substituindo os limitadores de curto-circuito pirotécnicos, indicando as vantagens e desvantagens em uma análise técnica. A microrrede, caracterizada pela presen¸ca de geradores s´ıncronos, cargas substanciais e transformadores de grande porte, enfrenta desafios significativos relacionados ao alto nível de curto-circuito. Diante disso, critérios de engenharia são apresentados para avaliar a suportabilidade térmica e dinâmica de painéis e disjuntores de média tensão, cuja substituição representa não apenas um custo econômico considerável, mas também impactos na disponibilidade do processo produtivo. A principal proposta inclui o desenvolvimento de um modelo matemático detalhado para o conversor Back-to-Back multinível, sua implementação no programa ATPDraw e a modelagem simplificada de um limitador de curto-circuito pirotécnico. Os resultados indicam que, embora o limitador pirotécnico atue de maneira satisfatória, a busca por alternativas é justificada devido às implicações de custo e tempo de reposição. O conversor Back-to-Back emerge como uma solução inovadora, e o estudo de caso revela resultados promissores em termos de limitação de curto-circuito.
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Diante disso, critérios de engenharia são apresentados para avaliar a suportabilidade térmica e dinâmica de painéis e disjuntores de média tensão, cuja substituição representa não apenas um custo econômico considerável, mas também impactos na disponibilidade do processo produtivo. A principal proposta inclui o desenvolvimento de um modelo matemático detalhado para o conversor Back-to-Back multinível, sua implementação no programa ATPDraw e a modelagem simplificada de um limitador de curto-circuito pirotécnico. Os resultados indicam que, embora o limitador pirotécnico atue de maneira satisfatória, a busca por alternativas é justificada devido às implicações de custo e tempo de reposição. O conversor Back-to-Back emerge como uma solução inovadora, e o estudo de caso revela resultados promissores em termos de limitação de curto-circuito.This work presents a case study on the application of a voltage source converter in an industrial microgrid, using multilevel topology in a Back-to-Back arrangement. The main purpose is to understand whether the application of a B2B-VSC converter can be feasible in an industrial microgrid, replacing pyrotechnic short-circuit limiters, indicating the advantages and disadvantages in a technical analysis. The microgrid, characterized by the presence of synchronous generators, substantial loads, and large transformers, faces significant challenges related to the high level of short-circuit. In this context, engineering criteria are presented to assess the thermal and dynamic sustainability of medium-voltage panels and circuit breakers, whose replacement represents not only a considerable economic cost but also impacts on the availability of the production process. The main proposal includes the development of a detailed mathematical model for the multilevel Back-to-Back converter, its implementation in the ATPDraw program, and the simplified modeling of a pyrotechnic short-circuit limiter. The results indicate that, although the pyrotechnic limiter operates satisfactorily, the search for alternatives is justified due to cost and replacement time implications. The Back-to-Back converter emerges as an innovative solution, and the case study reveals promising results in terms of short-circuit limitation.porUniversidade Federal de ItajubáPrograma de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia ElétricaUNIFEIBrasilIESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da InformaçãoCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA::SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIAconversor fonte de tensão em multiníveis,Limitador de curto-circuitoEMTPATPDrawMicrorrede industrialControleConversor back-to-backModelagem e simulação computacional de conversor fonte de tensão (VSC) em back-to-back em uma microrrede inteligente industrialinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisBONATTO, Benedito Donizetihttp://lattes.cnpq.br/8344250043719538PASSARO, Maurício Camposhttp://lattes.cnpq.br/5015260192652495http://lattes.cnpq.br/1083017557123649FRANCO, Murilo LeandroFRANCO, Murilo Leandro. Modelagem e simulação computacional de conversor fonte de tensão (VSC) em back-to-back em uma microrrede inteligente industrial. 2023. 155 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2023.info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)instname:Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)instacron:UNIFEILICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/4012/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALDissertação_2024039.pdfDissertação_2024039.pdfapplication/pdf9180004https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/bitstream/123456789/4012/1/Disserta%c3%a7%c3%a3o_2024039.pdf91c2bc95bbd3b91c9593f4825fde2ae3MD51123456789/40122024-03-11 09:55:46.045oai:repositorio.unifei.edu.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unifei.edu.br/oai/requestrepositorio@unifei.edu.br || geraldocarlos@unifei.edu.bropendoar:70442024-03-11T12:55:46Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI) - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI)false
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