Contributions to the mitigation of voltage imbalances in modern distribution networks with modular multilevel static synchronous compensators: modelling, control and energizing strategies

• Autor(a) principal: Duarte, Samuel Neves
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2021/00014; https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/12639
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Compensador estático síncrono; Conversor multinível modular; Energização; Regulação de tensão; Static synchronous compensator; Modular multilevel converter; Energization; Voltage regulation

Este trabalho apresenta contribuições ao controle e à operação de compensador estático síncrono trifásico baseado no conversor multinível modular para aplicações em redes elétricas modernas. Inicialmente, uma estratégia de energização é proposta para o compensador estático síncrono. O circuito de energização é composto por um controlador e dois tiristores conectados em paralelo com os contatos da chave mecânica usada para conectar o conversor à rede elétrica. Durante a primeira etapa de energização os capacitores CC dos polos positivo e negativo de duas fases do conversor são carregados com a corrente drenada da rede elétrica. O valor máximo da corrente de energização é controlado pelo ângulo de disparo dos tiristores. O modelo matemático desenvolvido permite obter uma curva característica de energização que relaciona a tensão terminal CC do conversor estático e o ângulo de disparo dos tiristores. Esta curva característica é representada por uma aproximação linear por partes para reduzir o esforço computacional do método de controle da corrente de energização. Durante as próximas etapas de energização, semicondutores específicos do conversor são comutados para que os capacitores CC dos submódulos dos outros polos do conversor recebam parte da energia armazenada nos capacitores previamente carregados durante a primeira etapa de energização. Posteriormente, malhas de controle de corrente e tensão, baseadas em modelos matemáticos no sistema síncrono de coordenadas, são apresentas para controlar o compensador estático de forma a regular a tensão de sequência positiva e compensar as tensões de sequências negativa e zero no ponto de acoplamento comum. Ainda, as malhas de controle usadas para regular a tensão terminal CC e compensar as correntes circulantes do conversor multinível modular são também apresentadas. Por último, uma metodologia de avaliação do desequilíbrio de tensão de um consumidor é apresentada e transformada para o domínio do tempo. Desta forma, as equações dinâmicas desenvolvidas são incorporadas ao controlador do compensador estático de maneira a compensar apenas os desequilíbrios de tensão de sequências negativa e zero causados pelo consumidor conectado ao ponto de acoplamento comum.