Dinâmica durante faltas de microturbinas a gás conectadas ao sistema de distribuição de energia elétrica

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Autor(a) principal: Pinto, Gean Vitor Gonçalves
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE
Texto Completo: http://tede.unioeste.br/handle/tede/4282
Resumo: The growing number of connections to electric distribution systems have increased the need for modernization of conventional grids. The integration of distributed generation (DG) into each systems requires a complete understanding of it’s impact on distribution feeders. This work deals with the dynamic characterization of a distributed generation system based on gas microturbines (MTG) during voltage sags transients caused by eletrical faults in the grid. The caracterization considers the influence of feeder’s characteristics and the system operating point and observes electrical and mechanical variables of the generation system evaluated in cases of electrical fault in the grid. First approximated equations are derived to represent the feedback loops involved in the microturbine control system which includes rotor speed, DC-link voltage and generator side converter current controls. Then, simulations of the complete nonlinear model are performed for diferent fault and operation conditions of the system. This thesis also deals with LVRT (low voltage ride through) capability from this generation system. The low LVRT capability is verified by evaluating the critical time taken for the direct current (DC) link voltage of the back-to-back converter to reach an overvoltage limit during the grid’s fault. Aiming the expansion of the LVRT capability of the system, a control strategy is proposed, which acts on the speed control loop of the synchronous generator during momentary voltage sags in the grid preventing DC-link overvoltage. This solution allows the continuous operation under voltage sags in the grid without involving energy dissipation in the DC link. Simulation results are presented for a 30kW generation system, showing suitable dynamics and effectiveness in providing LVRT capability to the system in all cases tested, avoiding overvoltage in the DC link.
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This work deals with the dynamic characterization of a distributed generation system based on gas microturbines (MTG) during voltage sags transients caused by eletrical faults in the grid. The caracterization considers the influence of feeder’s characteristics and the system operating point and observes electrical and mechanical variables of the generation system evaluated in cases of electrical fault in the grid. First approximated equations are derived to represent the feedback loops involved in the microturbine control system which includes rotor speed, DC-link voltage and generator side converter current controls. Then, simulations of the complete nonlinear model are performed for diferent fault and operation conditions of the system. This thesis also deals with LVRT (low voltage ride through) capability from this generation system. The low LVRT capability is verified by evaluating the critical time taken for the direct current (DC) link voltage of the back-to-back converter to reach an overvoltage limit during the grid’s fault. Aiming the expansion of the LVRT capability of the system, a control strategy is proposed, which acts on the speed control loop of the synchronous generator during momentary voltage sags in the grid preventing DC-link overvoltage. This solution allows the continuous operation under voltage sags in the grid without involving energy dissipation in the DC link. Simulation results are presented for a 30kW generation system, showing suitable dynamics and effectiveness in providing LVRT capability to the system in all cases tested, avoiding overvoltage in the DC link.O crescente número de conexões aos sistemas de distribuição tem aumentado a necessidade de modernização das redes convencionais. A integração da geração distribuída (GD) no sistema requer um entendimento completo do seu impacto nos alimentadores de distribuição. Este trabalho trata da caracterização da dinâmica de um sistema de geração distribuída baseado em uma microturbina a gás (MTG) na ocorrência de transitórios de afundamentos de tensão causados por faltas elétricas na rede. Avalia-se a influência de características do alimentador e do ponto de operação do sistema sobre variáveis elétricas e mecânicas do sistema de geração em casos de falta elétrica na rede. A descrição do comportamento do sistema em relação aos fatores citados na ocorrência de perturbações é importante para que se possa avaliar quais são os melhores locais e quais são as melhores condições para que se faça a conexão deste sistema à rede de distribuição. Trata-se ainda neste trabalho da capacidade LVRT (low voltage ride through) deste sistema de geração. A baixa capacidade LVRT é verificada pela avaliação do tempo crítico para a tensão no elo de corrente contínua (CC) do conversor back-to-back atingir um limite de sobretensão durante falta. Como solução para este problema, é proposta uma estratégia de controle visando a ampliação da capacidade LVRT do sistema, a qual atua sobre a malha de controle de velocidade do gerador síncrono durante afundamentos momentâneos de tensão na rede. Esta solução permite a operação contínua sob condições de afundamento de tensão na rede, sem envolver dissipação de energia no elo CC. Resultados de simulação são apresentados para um sistema de geração de 30kW, mostrando dinâmica adequada e efetividade em proporcionar capacidade LVRT ao sistema em todos os casos testados, evitando a sobretensão no elo CC.Submitted by Wagner Junior (wagner.junior@unioeste.br) on 2019-05-20T20:49:18Z No. of bitstreams: 2 Gean_Vitor_Goncalves_Pinto_2018.pdf: 3394994 bytes, checksum: e6cc8c40f56310fba732de3a68a8bd2c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)Made available in DSpace on 2019-05-20T20:49:18Z (GMT). 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