Estratégia de controle e modos de operação para inversores multifuncionais

• Autor(a) principal: Meneghetti, Luiz Henrique
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23628
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Energia - Armazenamento; Conversores de corrente elétrica; Sistemas de energia fotovoltaica; Inversores elétricos; Energy storage; Electric current converters; Photovoltaic power systems; Electric inverters; Engenharia/Tecnologia/Gestão

Os geradores fotovoltaicos sofrem com a influência de condições naturais e climáticas.Uma vez que tais fenômenos apresentam característica estocásticas, os recursos fornecidos por um gerador fotovoltaico conectado à rede elétrica não são despacháveis. Dessa forma, são originados desafios técnicos relacionados às variações de potência originadas no ponto de conexão comum. A integração de baterias aos inversores fotovoltaicos dá origem aos inversores multifuncionais que permitem despachar os recursos renováveis de forma similar a um gerador convencional. Além disso, oportuniza-se melhorias na qualidade de energia, compra e venda com a rede elétrica, alimentação ininterrupta de cargas locais ou suprimento de cargas remotas, entre outras aplicações. Atualmente, a literatura aborda estes sistemas, no entanto, verifica-se uma lacuna principalmente em relação ao conversor C.C./C.C. bidirecional relacionado à bateria. Tipicamente, são utilizadas topologias não isoladas, muitas vezes com características indesejadas de ondulação de tensão e corrente na bateria. Outra lacuna encontrada na literatura é o fato de que a estratégia de controle adotada geralmente dificulta o rastreamento preciso da potência injetada na rede elétrica pelo inversor multifuncional. Portanto, o presente trabalho propõe uma estrutura de inversor multifuncional no qual o conversor C.C./C.C. bidirecional consiste em uma topologia isolada com características adequadas, tanto no lado da bateria, quanto no lado do barramento C.C.. Dessa forma, viabiliza-se a utilização de baterias com tensão reduzida visto que o conversor C.C./C.C. bidirecional encarrega-se do ajuste dos níveis de tensão envolvidos. Além da estrutura de conversor apresentada, propõe-se uma estratégia de controle para inversores multifuncionais capaz de rastrear uma referência de potência. O inversor multifuncional proposto é capaz de operar em diferentes modos: Inversor convencional fotovoltaico (modo 1 - conectado à rede); despacho programado (modo 2- conectado à rede); compensação de potência ativa e reativa em cargas locais (modo 3- conectado à rede); recarga das baterias (modo 4 - conectado à rede ou desconectado da rede) e; alimentação ininterrupta de cargas locais (modo 5 - desconectado da rede). Restados experimentais e simulações hardware-in-the-loop(HIL) são apresentados para validar a estrutura de controle proposta e a descrever as funcionalidades habilitadas.