Dissertação

{pt_PT=Emulador de Inércia Virtual para Sistemas de Geração Distribuída} {} EVALUATED

{pt=As fontes de energias renováveis estão a ser mais utilizadas para satisfazer o crescente consumo mundial e reduzir as emissões de gases provocadores do efeito de estufa. Estas, geralmente, ligadas à rede através de conversores electrónicos de potência que não possuem inércia, levando a uma redução da inércia do sistema. Para solucionar este problema, nesta dissertação, propõe-se um gerador síncrono virtual para emular inércia para um sistema de geração distribuída, que pode ser implementado através de conversores electrónicos de potência, de algoritmos de controlo e pela energia armazenada em condensadores. Inicialmente, apresenta-se modelo do sistema, consistindo num inversor trifásico com capacidade de trânsito de energia bidireccional e o seu comando. Também são apresentadas todas a dinâmicas DC e AC do sistema. Depois, são dimensionados os controladores de correntes e tensões AC e DC, como também o método droop control que estabelece as referências para a tensão e a frequência. Serão, então, utilizados dois tipos de controladores em que o primeiro é um controlador linear recorrendo apenas a controladores proporcionais e integrais e o segundo é uma combinação entre um controlador linear, para o controlo das tensões, e um controlador com base no critério de estabilidade de Lyapunov, para controlo das correntes AC. O modelo do sistema é construído no software MATLAB/SIMULINK e os resultados são analisados para vários cenários, nomeadamente: na média tensão: para cavas, sobretensões, curto-circuitos e na baixa tensão para variações de carga e de microgeração. O emulador apresentou um bom funcionamento em todos os cenários de teste., en=Renewable energy sources have been increasingly used to satisfy the worlwide growing consumption and to reduce greenhouse gas emissions. However, those are, normally, connected to the grid through power converters that do not have any inertia, leading to overall decreased power system inertia. In order to solve this problem, this thesis proposes a virtual syncrhonous generator to emulate inertia for distributed generation systems, which can be implemented through power electronic converters, control algorithms and trough the energy stored in the dc-link capacitors. First, it is presented the electronic convertion system, consisting of three phase inverters with bidirecional power flow capability, and the command as well. Furthermore, the DC and AC dynamics are described. Then, not only, the AC and DC voltage and current controllers are designed, but also the droop control method that establishes the voltage and frequency references. There will be two type of controllers, in which the first is a linear controller with proportional and integral control and the second one is a combination of a linear control for the voltages and a controller based on Lyupanov stability criteria for current control. The system model is developed on MATLAB/SIMULINK software and the results are analyzed for different test conditions, such as: sags, swells, short circuits in the medium voltage; load and distributed generation variations in the low voltage. The emulator had a good performance in all test scenarios.}
{pt=Inércia Virtual, Gerador Síncrono, Controlo Droop, Inversor Trifásico, Controlo Backstepping, Frequência, en=Virtual Inertia, Syncrhonous Generator, Droop Control, Three-phase Inverter, Backsteeping Control, Frequency}

Novembro 22, 2018, 15:30

Orientação

ORIENTADOR

Sónia Maria Nunes dos Santos Paulo Ferreira Pinto

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar