Dissertação

{en_GB=Isolated matrix converter for interconnection of low voltage AC grids to DC grids} {} EVALUATED

{pt=Com a evolução tecnológica dos últimos anos, tem-se observado um aumento significativo de equipamentos a operar em DC na rede elétrica, seja em fontes de energia renováveis como em cargas DC. O aumento destes equipamentos na rede leva a repensar na atual arquitetura da rede. Será que esta ainda é adequada ou será que deve ser complementada por uma rede DC? De forma a reduzir as perdas da rede e torná-la mais eficiente é proposto nesta dissertação um conversor AC/DC bidirecional, permitindo reduzir os atuais e excessivos níveis de conversão. Porém, esta dissertação não se foca na totalidade da rede híbrida, mas sim num dos seus elementos fundamentais, o conversor AC/DC que permite interligar ambas as partes da rede. Assim sendo, o objetivo deste trabalho é desenvolver um conversor matricial AC/DC, isolado e bidirecional. Para tal, começa-se por definir a tipologia do conversor e realizar o dimensionamento dos respetivos elementos. O sistema proposto é composto por dois conversores matriciais, um transformador de alta-frequência e ainda por um conversor elevador DC/DC. A inclusão deste conversor tem de garantir que as perturbações em ambas as redes são mínimas, pelo que se desenvolve um sistema de controlo não linear para a tensão da rede DC, baseado na teoria da estabilidade de Lyapunov. Por último, recorre-se à ferramenta Simulink do Matlab e efetua-se a simulação do sistema em vários cenários diferentes. Através destas simulações é possivel demonstrar que o sistema é bidirecional e que em todos os casos o sistema de controlo funciona corretamente., en=With the technological advances of recent years, there has been a significant increase in DC operated equipment in the electrical grid, both in renewable energy sources and DC loads. The increasing use of this equipment in the network leads to a rethinking of the present network architecture. Is it still adequate or should it be complemented by a DC grid? This dissertation proposes a bi-directional AC/DC converter to reduce network losses and make it more efficient, allowing the reduction of current and excessive conversion levels. Although this dissertation does not focus on the hybrid network, it focuses on one of its fundamental elements, the AC/DC converter, which allows interconnecting both parts of the grid. Therefore, the purpose of this work is to develop an isolated and bidirectional AC/DC matrix converter. To achieve this, it starts by defining the type of the converter and performing the sizing of its elements. The proposed system is composed of two matrix converters, a High-Frequency Transformer, and a DC/DC step-up converter. The inclusion of this converter must ensure that disturbances in both networks are minimal, so a non-linear control system for DC grid voltage is developed, based on Lyapunov's stability theory. Finally, Matlab's Simulink tool is used, and the system is simulated in several different scenarios. Through these simulations, it is possible to demonstrate that the system is bidirectional and that in all cases, the control system works correctly.}
{pt=Rede híbrida AC/DC, Conversor matricial AC/DC, Bidirecional, Transformador de alta frequência, Controlador não-linear, en=AC/DC hybrid network, AC/DC matrix converter, Bidirectional, High-Frequency Transformer, Non-linear controller}

Janeiro 27, 2021, 8:30

Orientação

ORIENTADOR

José Fernando Alves da Silva

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

Sónia Maria Nunes dos Santos Paulo Ferreira Pinto

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado