Melhoramento do desempenho de unidades hibridas PV/BESS em microrredes através do conversor bidirecional entrelaçado de três fases com controle IMC

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Lima, Lindemberg Roberto de
• Orientador(a): Barros, Luciano Sales
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Engenharia Elétrica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Elementos fotovoltaicos - Bateria; Microrredes trifásica; Controle Droop - Formador de rede; Unidade de geração híbrida fotovoltaica; Conversor bidirecional de três fases; Controle com modelo interno; Three-Phase Microgrid; Grid Forming Droop Control; Photovoltaic/ Battery Hybrid Generation Unit; Three-Phase Interlaced Bidirectional Converter; Internal Model Control
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/29921

A presente pesquisa abrange o estudo teórico, a modelagem matemática e o projeto de controle de uma unidade trifásica de geração fotovoltaica/bateria em ambiente de microrrede, com controle seguidor de rede em modo conectado e controle formador de rede droop para o modo ilhado, objetivando adotar um conversor CC–CC bidirecional em corrente, não–isolado e entrelaçado de três fases para a bateria. Essas topologias de conversores consistem em conectar dois ou mais conversores idênticos em paralelo e apresenta as vantagens de permitir a redução no dimensionamento dos componentes, a melhoria na qualidade da energia, a menor ondulação na tensão de saída da bateria, facilitando a filtragem de transientes, além da melhor resposta dinâmica. É descrita e analisada a topologia de conversores CC–CC entrelaçados, aplicados a sistemas de fluxo de potência bidirecional. A modelagem matemática dos conversores da fotovoltaica e bidirecional da bateria tem por referência o modelo médio por espaço de estados aplicado aos diversos estados de operação no modo de condução contínua. O conversor bidirecional apresenta o problema da fase não mínima, que reduz a largura de banda da malha fechada e torna a resposta dinâmica do conversor mais lenta. Nessa situação, os controladores PID não funcionam bem com mudanças de carga, mudanças de linha e incertezas paramétricas. Por isso, o principal objetivo da pesquisa é propor um compensador para o conversor CC-CC bidirecional entrelaçado de três fases por modelo de controle interno (IMC). Devido à característica de controle robusto, é adotado o IMC em cascata, com quatro malhas de controle, três malhas internas de corrente, sendo uma para cada fase do conversor, e uma malha externa de tensão. Para fins de comparação, são utilizados os controladores Tipo 2 e Tipo 3, por suas características de controles robustos. A comparação é baseada em parâmetros de qualidade do conversor intercalado, como redução da ondulação da corrente da bateria, e estabilidade de tensão e frequência da microrrede, nos modos de carga e descarga da bateria. Os resultados através de simulações em ambiente MATLAB/Simulink sugerem a regularidade e estabilidade dos três controles, todos eles podem ser considerados controles robustos para o conversor entrelaçado. O controlador IMC demonstra vantagens como facilidade de configuração, por dependência de único parâmetro, o λ do filtro; velocidade de resposta rápida quando submetido a distúrbios da tensão de referência; e pequeno sobressinal.