Investigação de estruturas de controle para inversores monofásicos aplicados em geração distribuída

• Autor(a) principal: Piveta, Marcelo
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• 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/1/27603
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Geração distribuida de energia elétrica; Conversores de corrente elétrica; Inversores elétricos; Energia elétrica - Qualidade; Distributed generation of electric power; Electric current converters; Electric inverters; Electric power - Quality

Este trabalho apresenta uma investigação sobre técnicas de controle para inversores monofásicos aplicados em geração distribuída, com foco em uma análise comparativa de estruturas auxiliares de estabilização e melhora da qualidade da energia. Inicialmente, são apresentadas e discutidas as principais etapas de um sistema típico de geração distribuída, além disso, é proposta uma estrutura principal de controle para esse sistema, constituída por três componentes: sistema de sincronismo, geração de corrente de referência e controlador de corrente. Em seguida, é apresentada uma revisão da literatura a respeito das diferentes estruturas auxiliares para o controle do sistema de geração distribuída: compensador de harmônicas, estimador de parâmetros de rede elétrica, amortecimento passivo e técnicas de amortecimento ativo baseadas em filtros digitais e realimentação de variáveis de estados. Dentre as estruturas apresentadas, algumas são selecionadas e avaliadas em um comparativo, desenvolvido a partir de resultados obtidos em simulações no software PSIM. Os principais quesitos analisados no comparativo são os efeitos das estruturas auxiliares sobre a estabilidade e a qualidade da energia do sistema de geração distribuída. O compensador de harmônicas e o amortecimento ativo baseado na realimentação proporcional da corrente do capacitor do filtro LCL apresentaram os melhores resultados para suas finalidades, qualidade da energia e estabilidade, respectivamente. O compensador de harmônicas foi capaz de causar reduções de até 4,82% na DHT da corrente de saída do sistema de geração distribuída. O amortecimento ativo baseado na realimentação proporcional da corrente do capacitor do filtro LCL mostra alta capacidade de amortecimento, além disso, em nenhum dos casos analisados para essa estrutura a DHT da corrente de saída ultrapassou 4,57%. O amortecimento passivo apresenta reduzida capacidade de estabilização do sistema de GD, além disso, em alguns casos (carga local não-linear), a DHT da corrente de saída excede os limites do padrão de qualidade de energia (5%), atingindo DHT de 8,42%. O amortecimento ativo baseado em filtro digital notch apresenta boa capacidade de estabilização do sistema de GD. Entretanto, a qualidade da energia apresenta níveis piores que os das demais estruturas de amortecimento em vários cenários analisados, mais notoriamente no caso de carga local não-linear, em que a DHT da corrente de saída atinge até 17,82%. O estimador de parâmetros de rede apresenta resultados insatisfatórios e inconstantes. O erro de estimação é muito elevado para a parcela resistiva da impedância da rede elétrica, principalmente para os casos de rede forte, em que os valores real e estimado diferem em várias ordens de grandeza. Para a parcela indutiva da impedância da rede elétrica, o erro é consideravelmente menor, atingindo, no máximo, 21,4%.