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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23628| Título: | Estratégia de controle e modos de operação para inversores multifuncionais |
| Título(s) alternativo(s): | Control strategy and operating modes formultifunctional inverters |
| Autor(es): | Meneghetti, Luiz Henrique |
| Orientador(es): | Cardoso, Rafael |
| Palavras-chave: | Energia - Armazenamento Conversores de corrente elétrica Sistemas de energia fotovoltaica Inversores elétricos Energy storage Electric current converters Photovoltaic power systems Electric inverters |
| Data do documento: | 30-Set-2020 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | MENEGHETTI, Luiz Henrique. Estratégia de controle e modos de operação para inversores multifuncionais. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2020. |
| Resumo: | 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. |
| Abstract: | Natural and climatic conditions impact the photovoltaic generation. Since such pheno-mena have a stochastic characteristic, the resources provided by a photovoltaic generatorconnected to the electrical grid are not dispatchable. In this way, technical challengesrelated to power variations originated at the common connection point are created. Theintegration of batteries in photovoltaic inverters creates multifunctional inverters that al-low the dispatch of renewable resources similar to a conventional generator. Besides, itmakes possible improvements in energy quality, purchase, and sale with the electric grid,power supply for uninterruptable power supply, or supplying remote loads, among otherapplications. The literature addresses these systems. However, there is a gap mainlyabout the bidirectional D.C./D.C converter. Typically, non-isolated topologies are used,often with undesired voltage and current ripple characteristics in the battery. Another is-sue founded in the literature is that the control strategy generally adopted lacks accuracyin tracking the power injected into the electrical grid by the multifunctional inverter. The-refore, this work proposes a multifunctional inverter structure in which the bidirectionalD.C./D.C converter consists of an isolated topology with appropriate characteristics, bothfor the battery side and the D.C. bus side. Since the bidirectional D.C./D.C converterdeals with the different voltage levels of the D.C. bus and the batteries, it is possible to usebatteries with reduced voltage. In addition to the converter structure, a control strategyfor multifunctional inverters capable of tracking a power reference is also proposed. Theproposed multifunctional inverter is capable of operating in different modes: Conventio-nal photovoltaic inverter (mode 1 - grid-tied); programmed dispatch (mode 2 - grid-tied);active and reactive power compensation for local loads (mode 3 - grid-tied); rechargingthe batteries (mode 4 - grid-tied or off-grid) and; uninterrupted power supply (mode 5- off-grid). Experimental and hardware-in-the-loop (HIL) simulation results validate theproposed control structure and describe the features enabled. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/23628 |
| Aparece nas coleções: | PB - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
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