Análise dos impactos das correntes harmônicas nas redes de distribuição causados pela grande penetração de geração fotovoltaica

• Autor(a) principal: Carmo, Adalto Vinícius Rodrigues do
• Data de Publicação: 2022
• 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/1/29364
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Energia elétrica – Distribuição; Fator de potência; Harmônicos (Ondas elétricas); Inversores elétricos; Filtros elétricos; Sistemas de energia fotovoltaica; Electric power distribution; Electric power factor; Harmonics (Electric waves); Electric inverters; Electric filters; Photovoltaic power systems

Neste trabalho foram analisados os efeitos das correntes harmônicas em um sistema de rede de distribuição com vários inversores fotovoltaicos. Na primeira parte foi realizado a metodologia de dimensionamento do filtro indutivo-capacitivo-indutivo (LCL) para os inversores conectados à uma rede “forte”, de acordo com os parâmetros estabelecidos de distorção harmônica total de corrente (), frequência de ressonância (), coeficiente de amortecimento () e fator de potência no ponto de conexão comum (). Para verificação da metodologia proposta do filtro é utilizado a medição do conteúdo harmônico na simulação do sistema fotovoltaico conectado à rede de distribuição no software PSIM. Na segunda parte são adotados quatro sistemas de rede de distribuição secundário trifásico com geração fotovoltaica, constituídos por: 1) cinco geradores fotovoltaicos com potência nominal de 15 kW e cinco cargas com potência aparente nominal de 15 kVA e fator de potência unitário, 2) cinco geradores fotovoltaicos com potência nominal de 15 kW e cinco cargas com potência aparente nominal de 15 kVA e fator de potência 0,98 indutivo, 3) cinco geradores fotovoltaicos com potência nominal de 15 kW e cinco cargas com potência aparente nominal de 15 kVA e fator de potência 0,98 capacitivo, 4) dois geradores fotovoltaicos de 12 kW, dois geradores fotovoltaicos de 15 kW e um gerador fotovoltaico de 24 kW; duas cargas com potência aparente nominal de 12 kVA e fator de potência 0,95 e 0,98 indutivo, duas cargas com potência aparente nominal de 15 kVA e fator de potência 0,98 indutivo e unitário e uma carga com potência aparente nominal de 24 kVA e fator de potência unitário. Foram investigados a distorção harmônica total de corrente () e tensão () em 28 casos nos sistemas 1, 2 e 3 baseados nas quantidades de potência gerada e consumida com variação das distâncias entre os barramentos; e em 5 casos para o sistema 4 baseados na potência gerada conforme a curva de GDFV (Geração Distribuída Fotovoltaica) e na potência consumida segundo valores típicos de demanda residencial, obtidos pela AIE (Agência Internacional de Energia). Foram projetados inversores com geração de corrente de igual a 4,35% abaixo do valor de referência de 5,0%, respeitando a norma IEEE 5192014 para redes “fracas” e “fortes”. O que afetou as formas de onda das correntes da rede de distribuição e das tensões de fase nos barramentos, causadas pela presença de frequências harmônicas no sistema. Constatouse que o início do dia é um dos piores períodos para geração de energia fotovoltaica, por conta da baixa irradiância solar, consequentemente, as correntes geradas pelos inversores apresentaram maior distorção harmônica total. Porém, quando foram projetados inversores com geração de corrente de igual a 0,50%, os impactos das correntes harmônicas nas redes de distribuição foram contidos.