Concepção e análise de estratégias de gerenciamento de potência aplicadas ao controle de nanorredes C.C. com barramentos interconectados
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23710 |
Resumo: | This thesis proposes the conception and analysis of power management strategies applied to the control of multiple buses dc nanogrids. Nanogrids are small-scale commercial and residential prosumer electrical installations that, typically, involves photovoltaic generation systems, energy storage, and critical loads at extra-low voltage levels. In this work, a new power management strategy is proposed, based on a price response theory and droop control loops. The pricing strategy is used as a simple methodology to define operation modes for each power element. This allows improving the efficiency of the power management, because is not necessary a power-sharing mode all the time. The power management is implemented in a distributed way to control interconnected systems. To validate this proposal, the price-based power management was applied in a dc nanogrid that includes a low voltage dc bus, at 380 V, interconnected through an interlink converter to one or more extra-low voltage buses, at 48 V. These voltage levels are in accordance with industry standards and regulations for dc power distribution, whose standardization is under development with the IEC. The 380 V bus is used to connect the system to ac grid, photovoltaic systems, and other high-power loads. In this system, the 48 V bus is used to supply light loads, but which commonly have higher priority due to the nature of their application, such as electronic devices, data centers, emergency lights and others. The main contribution of the work was the conception of a simple tool that makes it easier for the end-user to carry out the power management of the nanogrid, such as load prioritization, energy storage, and tariff variations of the distribution system. Simulation and experimental results are presented to validate the proposed concepts. |
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Concepção e análise de estratégias de gerenciamento de potência aplicadas ao controle de nanorredes C.C. com barramentos interconectadosConception and analysis of power management strategies applied to control interconnected DC buses nanogridsControle de geração de energiaConversores de interconexãoGerenciamento de energia em edificaçõesNanorredesInstalações elétricas prossumidorasPower generation controlDC-DC power convertersBuilding management systemsPower distribution systemsSmart power gridsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis thesis proposes the conception and analysis of power management strategies applied to the control of multiple buses dc nanogrids. Nanogrids are small-scale commercial and residential prosumer electrical installations that, typically, involves photovoltaic generation systems, energy storage, and critical loads at extra-low voltage levels. In this work, a new power management strategy is proposed, based on a price response theory and droop control loops. The pricing strategy is used as a simple methodology to define operation modes for each power element. This allows improving the efficiency of the power management, because is not necessary a power-sharing mode all the time. The power management is implemented in a distributed way to control interconnected systems. To validate this proposal, the price-based power management was applied in a dc nanogrid that includes a low voltage dc bus, at 380 V, interconnected through an interlink converter to one or more extra-low voltage buses, at 48 V. These voltage levels are in accordance with industry standards and regulations for dc power distribution, whose standardization is under development with the IEC. The 380 V bus is used to connect the system to ac grid, photovoltaic systems, and other high-power loads. In this system, the 48 V bus is used to supply light loads, but which commonly have higher priority due to the nature of their application, such as electronic devices, data centers, emergency lights and others. The main contribution of the work was the conception of a simple tool that makes it easier for the end-user to carry out the power management of the nanogrid, such as load prioritization, energy storage, and tariff variations of the distribution system. Simulation and experimental results are presented to validate the proposed concepts.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEsta tese propõe a concepção e análise de estratégias de gerenciamento de potência aplicadas ao controle de nanorredes c.c. com múltiplos barramentos. Nanorredes são consideradas instalações elétricas prossumidoras, residenciais e comerciais de pequeno porte que, tipicamente, envolvem sistemas de geração fotovoltaica, armazenamento de energia, e cargas críticas em extra-baixa tensão. Neste trabalho é proposta uma nova estratégia de gerenciamento de potência baseada em teoria preços e malhas de controle por decaimento (droop). A estratégia de preços é utilizada como uma metodologia simples para definir modos de operação aos elementos de potência. Isso permite melhorar a eficiência do gerenciador, porque não é necessário que os elementos atuem em modo compartilhamento de potência durante todo o tempo. O gerenciamento é implementado de maneira distribuída para o controle de sistemas interconectados. Para validar a proposta, o gerenciamento baseado em preços foi avaliado para uma nanorrede formada por barramento c.c. de baixa tensão, em 380 V, interconectado através de um conversor interlink a um ou mais barramentos de extra baixa tensão, em 48 V. Esses níveis de tensão estão de acordo com padrões industriais e regulamentações para distribuição de energia c.c., cuja normatização encontra-se em fase de desenvolvimento junto à IEC. O barramento de 380 V é empregado para a conexão do sistema com a rede elétrica c.a., sistemas fotovoltaicos, e outras cargas de potência elevada. Neste sistema, o barramento de 48 V é empregado para alimentar cargas leves, mas que comumente apresentam maior prioridade devido à natureza de sua aplicação, tais como equipamentos eletrônicos, centrais de processamento de dados, iluminação de segurança, entre outros. A principal contribuição do trabalho é a concepção de uma ferramenta simples que facilite ao usuário final realizar o gerenciamento de potência da nanorrede, incluindo a priorização de cargas, armazenamento de energia, e variações tarifarias do sistema público de distribuição. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para validar os conceitos propostos.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaMichels, Leandrohttp://lattes.cnpq.br/9232567042677107Rech, CassianoLopes, Luiz Antônio CorreaMezaroba, MarcelloPinheiro, HumbertoSilva, Edivan Laercio Carvalho da2022-02-22T18:14:18Z2022-02-22T18:14:18Z2021-12-13info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/23710porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2022-02-22T18:15:39Zoai:repositorio.ufsm.br:1/23710Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2022-02-22T18:15:39Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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Concepção e análise de estratégias de gerenciamento de potência aplicadas ao controle de nanorredes C.C. com barramentos interconectados Silva, Edivan Laercio Carvalho da Controle de geração de energia Conversores de interconexão Gerenciamento de energia em edificações Nanorredes Instalações elétricas prossumidoras Power generation control DC-DC power converters Building management systems Power distribution systems Smart power grids CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
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