Análise da estabilidade de conversores conectados a redes elétricas com baixo SCR
| Ano de defesa: | 2021 |
|---|---|
| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| dARK ID: | ark:/26339/0013000013d9w |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
Brasil Engenharia Elétrica UFSM Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Centro de Tecnologia |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
|
| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
|
| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23046 |
Resumo: | This Ph.D. thesis presents an analysis on the influence of the synchronism system on three-phase converters connected to weak grid combining state space approaches and matrix transfer functions. The generation system modeling is performed on dq synchronous axes in continuous time divided into two domains, the grid domain and the converter domain. The complete converter model, which includes the current, DC bus voltage, reactive power and PLL controllers, is non-linear, and therefore its linearization is performed by small signal perturbation. The eigenvalues-based method will be used to propose guidelines for choosing the PLL and other controllers gains of a three-phase converter connected to a weak grid. Moreover, based on the impedance method, the generation system is divided into two elements represented in matrix transfer functions. The first represents the equivalent admittance of the converter, which is obtained by considering it connected to an ideal grid. The second represents the equivalent impedance of the grid taking into account the line transmission π model. The interconnection between the two elements is performed in transfer function matrices and represented in block diagram form. The stability analysis of the system is performed by using the generalized Nyquist criterion on the product of the admittance of the converter with the grid impedance. Thus, it can be inferred on the influence of the synchronism system on the stability of converters connected to the grid and to estimate the stability conditions of the system. Finally, the analysis will be extended to multiple converters in parallel. Results in the time domain in HIL show a good correlation with those of the theoretical analysis performed in the frequency domain. |
| id |
UFSM_a39d35a2b9efb4858311dc59f34693bd |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufsm.br:1/23046 |
| network_acronym_str |
UFSM |
| network_name_str |
Manancial - Repositório Digital da UFSM |
| repository_id_str |
|
| spelling |
Análise da estabilidade de conversores conectados a redes elétricas com baixo SCRStability analysis of grid-tied convertersEstabilidadeConversor fonte de tensãoRede fracaPLLStabilityVoltage source converterWeak gridCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAThis Ph.D. thesis presents an analysis on the influence of the synchronism system on three-phase converters connected to weak grid combining state space approaches and matrix transfer functions. The generation system modeling is performed on dq synchronous axes in continuous time divided into two domains, the grid domain and the converter domain. The complete converter model, which includes the current, DC bus voltage, reactive power and PLL controllers, is non-linear, and therefore its linearization is performed by small signal perturbation. The eigenvalues-based method will be used to propose guidelines for choosing the PLL and other controllers gains of a three-phase converter connected to a weak grid. Moreover, based on the impedance method, the generation system is divided into two elements represented in matrix transfer functions. The first represents the equivalent admittance of the converter, which is obtained by considering it connected to an ideal grid. The second represents the equivalent impedance of the grid taking into account the line transmission π model. The interconnection between the two elements is performed in transfer function matrices and represented in block diagram form. The stability analysis of the system is performed by using the generalized Nyquist criterion on the product of the admittance of the converter with the grid impedance. Thus, it can be inferred on the influence of the synchronism system on the stability of converters connected to the grid and to estimate the stability conditions of the system. Finally, the analysis will be extended to multiple converters in parallel. Results in the time domain in HIL show a good correlation with those of the theoretical analysis performed in the frequency domain.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqEsta tese apresenta uma análise sobre a influência do sistema de sincronismo em conversores trifásicos conectados a redes fracas combinado as abordagens de espaço de estado e funções de transferências matriciais. A modelagem do sistema de geração é realizada em eixos síncronos dq no tempo contínuo dividido em dois domínios, o domínio da rede e o do conversor. O modelo do conversor, que inclui os controladores de corrente, tensão do barramento CC, potência reativa e o PLL, é não-linear, e por isso, realiza-se a sua linearização por perturbações de pequenos sinais. Inicialmente, os projetos destes controladores são realizados de forma independente, onde os parâmetros de escolha são a frequência de cruzamento de ganho e o coeficiente de amortecimento. A seguir, o método baseado nos autovalores é utilizado para propor diretrizes de escolha dos ganhos do PLL e dos outros controladores utilizados, agora, considerando a interação entre eles e a conexão do conversor a uma rede fraca. Além disso, fundamentado no método das impedâncias, o sistema de geração é dividido em dois elementos representados em funções de transferência matriciais. O primeiro representa a admitância equivalente do conversor, que é obtida ao considerá-lo conectado à uma rede ideal. O segundo representa a impedância equivalente da rede incluindo o modelo equivalente π da linha de transmissão. A interconexão entre os dois elementos é realizada em matrizes função de transferência e representada na forma de diagrama de blocos. A análise da estabilidade do sistema é realizada através da utilização do método generalizado de Nyquist sobre o produto da admitância do conversor com a impedância da rede. Assim, pode-se inferir sobre a influência do PLL e dos outros controladores na estabilidade de conversores conectados à rede e estimar as margens de estabilidade do sistema. Por fim, esta análise é estendida para múltiplos conversores em paralelo. Resultados no domínio do tempo em HIL mostram boa correlação com os da análise teórica realizada no domínio da frequência.Universidade Federal de Santa MariaBrasilEngenharia ElétricaUFSMPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaCentro de TecnologiaPinheiro, Humbertohttp://lattes.cnpq.br/5900576762082210Costa, Jean Patric daRibeiro, Ricardo Lúcio de AraujoCarnielutti, Fernanda de MoraisSperandio, MauricioNicolini, André Miguel2021-11-29T15:13:39Z2021-11-29T15:13:39Z2021-07-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/23046ark:/26339/0013000013d9wporAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2021-11-30T06:04:17Zoai:repositorio.ufsm.br:1/23046Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2021-11-30T06:04:17Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
| dc.title.none.fl_str_mv |
Análise da estabilidade de conversores conectados a redes elétricas com baixo SCR Stability analysis of grid-tied converters |
| title |
Análise da estabilidade de conversores conectados a redes elétricas com baixo SCR |
| spellingShingle |
Análise da estabilidade de conversores conectados a redes elétricas com baixo SCR Nicolini, André Miguel Estabilidade Conversor fonte de tensão Rede fraca PLL Stability Voltage source converter Weak grid CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| title_short |
Análise da estabilidade de conversores conectados a redes elétricas com baixo SCR |
| title_full |
Análise da estabilidade de conversores conectados a redes elétricas com baixo SCR |
| title_fullStr |
Análise da estabilidade de conversores conectados a redes elétricas com baixo SCR |
| title_full_unstemmed |
Análise da estabilidade de conversores conectados a redes elétricas com baixo SCR |
| title_sort |
Análise da estabilidade de conversores conectados a redes elétricas com baixo SCR |
| author |
Nicolini, André Miguel |
| author_facet |
Nicolini, André Miguel |
| author_role |
author |
| dc.contributor.none.fl_str_mv |
Pinheiro, Humberto http://lattes.cnpq.br/5900576762082210 Costa, Jean Patric da Ribeiro, Ricardo Lúcio de Araujo Carnielutti, Fernanda de Morais Sperandio, Mauricio |
| dc.contributor.author.fl_str_mv |
Nicolini, André Miguel |
| dc.subject.por.fl_str_mv |
Estabilidade Conversor fonte de tensão Rede fraca PLL Stability Voltage source converter Weak grid CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| topic |
Estabilidade Conversor fonte de tensão Rede fraca PLL Stability Voltage source converter Weak grid CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| description |
This Ph.D. thesis presents an analysis on the influence of the synchronism system on three-phase converters connected to weak grid combining state space approaches and matrix transfer functions. The generation system modeling is performed on dq synchronous axes in continuous time divided into two domains, the grid domain and the converter domain. The complete converter model, which includes the current, DC bus voltage, reactive power and PLL controllers, is non-linear, and therefore its linearization is performed by small signal perturbation. The eigenvalues-based method will be used to propose guidelines for choosing the PLL and other controllers gains of a three-phase converter connected to a weak grid. Moreover, based on the impedance method, the generation system is divided into two elements represented in matrix transfer functions. The first represents the equivalent admittance of the converter, which is obtained by considering it connected to an ideal grid. The second represents the equivalent impedance of the grid taking into account the line transmission π model. The interconnection between the two elements is performed in transfer function matrices and represented in block diagram form. The stability analysis of the system is performed by using the generalized Nyquist criterion on the product of the admittance of the converter with the grid impedance. Thus, it can be inferred on the influence of the synchronism system on the stability of converters connected to the grid and to estimate the stability conditions of the system. Finally, the analysis will be extended to multiple converters in parallel. Results in the time domain in HIL show a good correlation with those of the theoretical analysis performed in the frequency domain. |
| publishDate |
2021 |
| dc.date.none.fl_str_mv |
2021-11-29T15:13:39Z 2021-11-29T15:13:39Z 2021-07-22 |
| dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| format |
doctoralThesis |
| status_str |
publishedVersion |
| dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23046 |
| dc.identifier.dark.fl_str_mv |
ark:/26339/0013000013d9w |
| url |
http://repositorio.ufsm.br/handle/1/23046 |
| identifier_str_mv |
ark:/26339/0013000013d9w |
| dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
| language |
por |
| dc.rights.driver.fl_str_mv |
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International info:eu-repo/semantics/openAccess |
| rights_invalid_str_mv |
Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
| dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Santa Maria Brasil Engenharia Elétrica UFSM Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Centro de Tecnologia |
| publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Santa Maria Brasil Engenharia Elétrica UFSM Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Centro de Tecnologia |
| dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Manancial - Repositório Digital da UFSM instname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) instacron:UFSM |
| instname_str |
Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) |
| instacron_str |
UFSM |
| institution |
UFSM |
| reponame_str |
Manancial - Repositório Digital da UFSM |
| collection |
Manancial - Repositório Digital da UFSM |
| repository.name.fl_str_mv |
Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) |
| repository.mail.fl_str_mv |
atendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.br |
| _version_ |
1847153487365799936 |