Métodos de projeto de controladores para sistemas elétricos em operação temporária ou permanentemente isolada

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Kauana Palma
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/220478
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2020.
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Neste trabalho são abordados os problemas de modelagem, análise de estabilidade e controle de redes de energia elétrica em corrente alternada, temporária ou permanentemente isoladas. A rede temporariamente isolada é formada a partir do ilhamento de parte do sistema de distribuição (unidades de geração distribuída e cargas); e a rede permanentemente isolada representa uma microrrede real que está em operação no Arquipélago dos Açores (Portugal). O objetivo principal é explorar a aplicação de técnicas de controle, que já têm sido aplicadas em sistemas de grande porte, e utilizá-las em sistemas em operação temporária ou permanentemente isoladas. Essas técnicas são aplicadas em vários laços de controle com diferentes objetivos - garantir reconexão suave ao sistema principal e operação adequada no modo isolado - e com eventual combinação de ações em diferentes fontes de geração de energia elétrica. Os dois sistemas em estudo, apesar de serem distintos, possuem predominância de geradores síncronos. São estudados, também, aspectos relacionados ao desempenho dinâmico, estabilidade para pequenas perturbações, controle de frequência e controle de tensão. Para isso, são desenvolvidos modelos dinâmicos compostos basicamente por pequenas centrais hidrelétricas, geradores eólicos, geradores a diesel e cargas fixas e variáveis. Esses modelos permitem a análise de redes operando em modo interligado e em modo isolado. Métodos sistemáticos para o projeto de controladores, utilizando técnicas de controle ótimo e robusto, são implementados para avaliar o desempenho desses sistemas para diferentes perturbações e condições de operação. Esses resultados são validados mediante simulações não lineares no domínio do tempo utilizando o programa computacional Matlab/Simulink.Abstract: Factors such as the increasing integration of distributed generation at nodes close to the load, new technology developments, and growing demand have contribute to turn conventional electric grids into smarter and more efficient systems. Different ways to distributed energy resources management system arises as a means to materialize those changes at the power distribution level. Aspects related to the modeling and control of temporarily or permanently isolated electricity grids have a fundamental role to ensure the security and flexible operation for such systems. This thesis investigates the modeling, stability analysis and control problems of alternate current, temporarily or permanently isolated electrical networks. The temporarily isolated network is formed from the isolation of part of the distribution system (distributed generation units and load). The permanently isolated grid represents a real microgrid that is in operation in the Azores Archipelago (Portugal). The main objective of this work is to explore the application of control techniques, which have already been applied in large systems, to the context in systems temporarily or permanently isolated operation, to solve control problems of those systems. These techniques are applied in various control loops with different objectives - to ensure smooth reconnection to the main system and proper operation in isolated mode - and with possible combination of actions in different sources of electricity generation. The two systems studied have a predominance of synchronous generators. Aspects related to dynamic performance of the grid, small-signal stability analysis, frequency control and voltage control are studied. Dynamic models are developed basically composed of small hydropower plants, wind generators, diesel generators and fixed and variable loads. The developed models are suitable for the analysis of microgrid operating in grid-connected mode and in isolated mode. Systematic methods for the design of controllers, using optimal and robust control techniques, are implemented to evaluate the performance of these systems for different disturbances and operating conditions. These results are validated through nonlinear time-domain simulations performed with the Matlab/Simulink software package.221 p.| il., gráfs.porEngenharia elétricaSistemas de energia elétricaGeração distribuida de energia elétricaMétodos de projeto de controladores para sistemas elétricos em operação temporária ou permanentemente isoladainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPEEL2001-T.pdfPEEL2001-T.pdfapplication/pdf5132643https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/220478/-1/PEEL2001-T.pdf33074690f1c4dd9ad75276af5ea9e11eMD5-1123456789/2204782021-02-26 11:52:32.948oai:repositorio.ufsc.br:123456789/220478Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732021-02-26T14:52:32Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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