Controle de uma microrrede ilhada baseada em geração eólica-diesel com alto nível de inserção de geração eólica

• Autor(a) principal: Lukasievicz, Tiago
• Data de Publicação: 2016
• 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/1/1764
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Energia eólica; Energia elétrica - Distribuição; Sistemas de energia elétrica; Wind power; Electric power distribution; Electric power systems

A inserção de unidades de geração distribuída no sistema elétrico de potência tem contribuído para a popularização do conceito de microrrede. Vários benefícios potenciais podem ser alcançados no que tange a qualidade de energia e confiabilidade de fornecimento. No entanto, vários desafios técnicos referentes ao controle e operação de microrredes deverão ser superados, considerando a alta inserção de sistemas de geração baseados em conversores estáticos. Dentre as oportunidades no contexto das microrredes, está a operação ilhada da microrrede no caso de microrredes interconectadas ao sistema elétrico de potência, e também a operação autônoma de microrredes isoladas geograficamente do sistema elétrico de potência. A frequência em sistemas de potência de grande porte é tradicionalmente controlada por unidades de geração síncronas. A inserção de unidades de geração distribuída com conversores estáticos de potência pode trazer dificuldades ao controle de frequência da microrrede devido à redução da inércia equivalente dos geradores síncronos convencionais presentes em microrredes ilhadas autônomas ou isoladas geograficamente. Nesse contexto, se torna necessário que novas estratégias operacionais e de controle sejam propostas para o controle de microrredes, levando em consideração a presença de unidades de geração distribuída baseadas em conversores estáticos de potência plenos. Este trabalho propõe uma estratégia operacional e de controle para a operação ilhada autônoma de uma microrrede com geração híbrida eólica-diesel com elevado nível de inserção da geração eólica. A microrrede adotada no estudo é composta por um sistema de conversão de energia eólica com gerador síncrono baseada em conversor pleno e um gerador síncrono movido a diesel (GDI) e um banco de carga (DL, do inglês, dump load). Devido ao alto nível de inserção da geração eólica, a unidade eólica de geração opera no modo Vf e o gerador diesel no modo PQ. O gerador a diesel e a dump load são empregados para regular a tensão do barramento CC do conversor da unidade eólica. O controle proposto permite a operação ilhada da microrrede somente com a geração eólica, modo somente eólica (SE), e a operação híbrida eólica-diesel, modo eólica-diesel. Para o modo somente-eólica, modo com 100% de inserção da geração eólica, propõe-se uma malha de controle da tensão do barramento CC baseada na utilização de uma dump load CC. Para o modo de operação eólica-diesel propõese uma malha de controle de tensão do barramento CC adicionada ao gerador diesel conectado à microrrede CA com atuação coordenada com a dump load. A estratégia operacional e de controle proposta não requer o uso de baterias e visa maximizar a produção de energia a partir da geração eólica, garantindo a operação ininterrupta da microrrede. Os resultados obtidos demonstraram que a estratégia operacional e de controle permitiu a operação da microrrede ilhada de modo estável e que as malhas de controle da tensão do barramento CC adicionadas ao gerador diesel e à dump load se mostraram eficazes durante as variações típicas de velocidade de vento e de carga.