Controle hierárquico para inversores formadores de rede em microrredes AC
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
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Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/31311 |
Resumo: | This work presents the operating modes of a medium voltage Microgrid, addressing hierarchical control with a focus on primary and secondary control. In primary control, current control, voltage control, virtual impedance and droop loops are designed, the latter used to connect voltage sources in parallel. The secondary control loop is responsible for restoring voltage and frequency using a specific communication protocol between the microgrid agents. At this level, synchronization of the microgrid with the distribution grid is also implemented. The microgrid operates in accordance with the IEEE2030 standard, which defines the operating modes of controllers operating in microgrids, being characterized by 2 permanent modes: Connected and Islanded and by 4 transient modes: Planned Islanding, Unplanned Islanding, Reconnection and Black Start. The parameters used to characterize microgrid were considered using a section of the Federal University of Santa Maria campus network, where results were validated through a Hardware-in-theloop platform. Among the main contributions of the thesis are a new function for the implementation of virtual impedance, which aims to reduce noise generated by virtual impedance when an overload situation occurs in the microgrid. Another approach is a methodology for designing the speed of the phase synchronization loop between the grid forming inverter and the distribution network, which can be used operating with variable delays in communication protocols. |
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Controle hierárquico para inversores formadores de rede em microrredes ACHierarchical control for grid forming invertersGrid FormingMicrogridHierarchical controlMicrorredesControle hierárquicoImpedância virtualSincronismo de faseIEEE2030CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis work presents the operating modes of a medium voltage Microgrid, addressing hierarchical control with a focus on primary and secondary control. In primary control, current control, voltage control, virtual impedance and droop loops are designed, the latter used to connect voltage sources in parallel. The secondary control loop is responsible for restoring voltage and frequency using a specific communication protocol between the microgrid agents. At this level, synchronization of the microgrid with the distribution grid is also implemented. The microgrid operates in accordance with the IEEE2030 standard, which defines the operating modes of controllers operating in microgrids, being characterized by 2 permanent modes: Connected and Islanded and by 4 transient modes: Planned Islanding, Unplanned Islanding, Reconnection and Black Start. The parameters used to characterize microgrid were considered using a section of the Federal University of Santa Maria campus network, where results were validated through a Hardware-in-theloop platform. Among the main contributions of the thesis are a new function for the implementation of virtual impedance, which aims to reduce noise generated by virtual impedance when an overload situation occurs in the microgrid. Another approach is a methodology for designing the speed of the phase synchronization loop between the grid forming inverter and the distribution network, which can be used operating with variable delays in communication protocols.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESEste trabalho apresenta os modos de operação de uma Microrrede de média tensão, abordando o controle hierárquico com foco no controle primário e secundário. No controle primário são projetadas as malhas de controle de corrente, controle de tensão, impedância virtual e do droop, este último utilizado para conectar fontes de tensão em paralelo. A malha de controle secundário é a responsável pela restauração de tensão e frequência utilizando um protocolo de comunicação específico entre os agentes da microrrede, neste nível também é implementado a sincronização da microrrede com a rede de distribuição. A microrrede opera conforme a norma IEEE2030, a qual define os modos de operação dos controladores operando em microrredes, sendo caracterizado por 2 modos de regime permanente: Conectado e Ilhado e por 4 modos transitórios: Ilhamento Planejado, Ilhamento não Planejado, Reconexão e Black Start. Os parâmetros utilizados para a caracterização da MR foram considerados utilizando uma secção da rede do campus da Universidade Federal de Santa Maria, onde resultados foram validados através de uma plataforma de Hardware-in-the-loop. Dentre as principais contribuições da tese estão uma nova função para a implementação da impedância virtual, a qual tem objetivo diminuir ruídos gerados pela impedância virtual quando ocorre uma situação de sobrecarga na microrrede. Outra abordagem, é uma metodologia para o projeto da velocidade da malha de sincronia de fase entre o inversor formador de rede e a rede de distribuição, a qual pode ser utilizada operando com delays variáveis em protocolos de comunicação.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaBisogno, Fábio Eckehttp://lattes.cnpq.br/6267716868501584Pinheiro, HumbertoMassing, Jorge RodrigoNicolini, André MiguelKoch, Gustavo GuilhermeSilva, Guilherme Sebastião daMeurer, André Pacheco2024-01-30T11:43:56Z2024-01-30T11:43:56Z2023-12-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/31311ark:/26339/001300000czsvporAttribution-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:UFSM2024-01-30T11:43:56Zoai:repositorio.ufsm.br:1/31311Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2024-01-30T11:43:56Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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This work presents the operating modes of a medium voltage Microgrid, addressing hierarchical control with a focus on primary and secondary control. In primary control, current control, voltage control, virtual impedance and droop loops are designed, the latter used to connect voltage sources in parallel. The secondary control loop is responsible for restoring voltage and frequency using a specific communication protocol between the microgrid agents. At this level, synchronization of the microgrid with the distribution grid is also implemented. The microgrid operates in accordance with the IEEE2030 standard, which defines the operating modes of controllers operating in microgrids, being characterized by 2 permanent modes: Connected and Islanded and by 4 transient modes: Planned Islanding, Unplanned Islanding, Reconnection and Black Start. The parameters used to characterize microgrid were considered using a section of the Federal University of Santa Maria campus network, where results were validated through a Hardware-in-theloop platform. Among the main contributions of the thesis are a new function for the implementation of virtual impedance, which aims to reduce noise generated by virtual impedance when an overload situation occurs in the microgrid. Another approach is a methodology for designing the speed of the phase synchronization loop between the grid forming inverter and the distribution network, which can be used operating with variable delays in communication protocols. |
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