Análise dos parâmetros de um inversor fonte de tensão empregando técnicas ativas no contexto de perda e suportabilidade de rede
| Ano de defesa: | 2023 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Foz do Iguaçu |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação
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| Departamento: |
Centro de Engenharias e Ciências Exatas
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| País: |
Brasil
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| Palavras-chave em Inglês: | |
| Área do conhecimento CNPq: | |
| Link de acesso: | https://tede.unioeste.br/handle/tede/7007 |
Resumo: | The loss of mains event is an unintentional event in which a portion of the electrical grid becomes isolated, necessitating early detection to prevent damages. On the other hand, it is necessary to ensure that Distributed Generation (DG) remains connected within the operational limits established in current procedures to avoid improper shutdowns. Hence, the analysis of DG behavior based on inverters becomes essential, especially in a scenario with high grid penetration. This study examines a Voltage Source Inverter (VSI) in relation to loss of mains events and tests for ride-through requirements. The analysis comprehends the variation of gains in active islanding detection methods such as Sandia Frequency Shift (SFS) and General Electric Voltage Scheme (GEVS), as well as the variation of parameters in the Phase-Locked Loop (PLL) used for grid synchronization. Simulations were conducted using the PSIM® software, developing a model based on data from a VSI at the UNIOESTE microgrid laboratory. Additionally, the inverter control was designed considering both isolated and connected operation scenarios, and it was implemented in the C Block component of the PSIM® software. This approach provides a structure for future experimental benchtop implementations. The simulation results underscored the significant influence of parameters and gains in active techniques on the behavior of voltage and frequency signals, in both unintentional loss of mains cases and non-nominal operational conditions. Concerning ride-through requirements tests, it became evident that the idealized conditions for loss of mains detection do not necessarily apply, underscoring the importance of a deep understanding of the internal functioning of inverters and their detection techniques. |
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On the other hand, it is necessary to ensure that Distributed Generation (DG) remains connected within the operational limits established in current procedures to avoid improper shutdowns. Hence, the analysis of DG behavior based on inverters becomes essential, especially in a scenario with high grid penetration. This study examines a Voltage Source Inverter (VSI) in relation to loss of mains events and tests for ride-through requirements. The analysis comprehends the variation of gains in active islanding detection methods such as Sandia Frequency Shift (SFS) and General Electric Voltage Scheme (GEVS), as well as the variation of parameters in the Phase-Locked Loop (PLL) used for grid synchronization. Simulations were conducted using the PSIM® software, developing a model based on data from a VSI at the UNIOESTE microgrid laboratory. Additionally, the inverter control was designed considering both isolated and connected operation scenarios, and it was implemented in the C Block component of the PSIM® software. This approach provides a structure for future experimental benchtop implementations. The simulation results underscored the significant influence of parameters and gains in active techniques on the behavior of voltage and frequency signals, in both unintentional loss of mains cases and non-nominal operational conditions. Concerning ride-through requirements tests, it became evident that the idealized conditions for loss of mains detection do not necessarily apply, underscoring the importance of a deep understanding of the internal functioning of inverters and their detection techniques.A perda de rede é um evento não intencional em que uma parte da rede elétrica fica isolada, exigindo a detecção precoce para prevenir danos. Por outro lado, é necessário garantir que a Geração Distribuída (GD) permaneça conectada dentro dos limites operacionais estabelecidos em procedimentos atuais, a fim de evitar desligamentos inadequados. Dessa forma, a análise do comportamento da GD baseada em inversores torna-se fundamental, especialmente em um cenário com alta penetração na rede. Este estudo analisa um inversor de fonte de tensão (VSI) em relação a eventos de perda de rede e a ensaios de suportabilidade. A análise abrange a variação dos ganhos dos métodos ativos de detecção de ilhamento Sandia Frequency Shift (SFS) e General Electric Voltage Scheme (GEVS), bem como a variação dos parâmetros do PhaseLocked Loop (PLL), usado para a sincronização com a rede. As simulações foram realizadas no software PSIM®, desenvolvendo um modelo com base nos dados de um VSI do laboratório de microrredes da UNIOESTE. Além disso, o controle do inversor foi projetado considerando cenários de operação isolada e conectada, e foi implementado no componente C Block do software PSIM®. Essa abordagem oferece uma estrutura para futuras implementações experimentais em bancada. Os resultados das simulações destacaram a significativa influência dos parâmetros e ganhos das técnicas ativas no comportamento dos sinais de tensão e frequência, tanto em casos de perda de rede não intencional quanto em condições operacionais não nominais. No que diz respeito aos testes de suportabilidade, ficou evidente que as condições idealizadas para a detecção de perda de rede não necessariamente se aplicam, ressaltando a importância de compreender profundamente o funcionamento interno dos inversores e suas técnicas de detecção.Submitted by Katia Abreu (katia.abreu@unioeste.br) on 2024-02-15T11:44:59Z No. of bitstreams: 1 Guilherme_Zat_2023.pdf: 9394965 bytes, checksum: c6a1eee09ed2923e3aa042706d64895c (MD5)Made available in DSpace on 2024-02-15T11:44:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guilherme_Zat_2023.pdf: 9394965 bytes, checksum: c6a1eee09ed2923e3aa042706d64895c (MD5) Previous issue date: 2023-08-31application/pdfpor8774263440366006536500Universidade Estadual do Oeste do ParanáFoz do IguaçuPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e ComputaçãoUNIOESTEBrasilCentro de Engenharias e Ciências Exatashttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessRequisitos de suportabilidadeFunções de proteção anti-ilhamentoControle de inversoresGeração distribuídaAnti-islanding protectionInverter controlDistributed generationRide-through requirementsENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIAAnálise dos parâmetros de um inversor fonte de tensão empregando técnicas ativas no contexto de perda e suportabilidade de redeAnalysis of parameters of a voltage source inverter using active methods in the context of loss of mains and ride-trhough requirementsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis-1040084669565072649600600600-7734402124082146922546452824502803468reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTEinstname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)instacron:UNIOESTEORIGINALGuilherme_Zat_2023.pdfGuilherme_Zat_2023.pdfapplication/pdf9394965http://tede.unioeste.br:8080/tede/bitstream/tede/7007/2/Guilherme_Zat_2023.pdfc6a1eee09ed2923e3aa042706d64895cMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82165http://tede.unioeste.br:8080/tede/bitstream/tede/7007/1/license.txtbd3efa91386c1718a7f26a329fdcb468MD51tede/70072024-02-15 08:44:59.432oai:tede.unioeste.br:tede/7007Tk9UQTogQ09MT1FVRSBBUVVJIEEgU1VBIFBSw5NQUklBIExJQ0VOw4dBCkVzdGEgbGljZW7Dp2EgZGUgZXhlbXBsbyDDqSBmb3JuZWNpZGEgYXBlbmFzIHBhcmEgZmlucyBpbmZvcm1hdGl2b3MuCgpMSUNFTsOHQSBERSBESVNUUklCVUnDh8ODTyBOw4NPLUVYQ0xVU0lWQQoKQ29tIGEgYXByZXNlbnRhw6fDo28gZGVzdGEgbGljZW7Dp2EsIHZvY8OqIChvIGF1dG9yIChlcykgb3UgbyB0aXR1bGFyIGRvcyBkaXJlaXRvcyBkZSBhdXRvcikgY29uY2VkZSDDoCBVbml2ZXJzaWRhZGUgClhYWCAoU2lnbGEgZGEgVW5pdmVyc2lkYWRlKSBvIGRpcmVpdG8gbsOjby1leGNsdXNpdm8gZGUgcmVwcm9kdXppciwgIHRyYWR1emlyIChjb25mb3JtZSBkZWZpbmlkbyBhYmFpeG8pLCBlL291IApkaXN0cmlidWlyIGEgc3VhIHRlc2Ugb3UgZGlzc2VydGHDp8OjbyAoaW5jbHVpbmRvIG8gcmVzdW1vKSBwb3IgdG9kbyBvIG11bmRvIG5vIGZvcm1hdG8gaW1wcmVzc28gZSBlbGV0csO0bmljbyBlIAplbSBxdWFscXVlciBtZWlvLCBpbmNsdWluZG8gb3MgZm9ybWF0b3Mgw6F1ZGlvIG91IHbDrWRlby4KClZvY8OqIGNvbmNvcmRhIHF1ZSBhIFNpZ2xhIGRlIFVuaXZlcnNpZGFkZSBwb2RlLCBzZW0gYWx0ZXJhciBvIGNvbnRlw7pkbywgdHJhbnNwb3IgYSBzdWEgdGVzZSBvdSBkaXNzZXJ0YcOnw6NvIApwYXJhIHF1YWxxdWVyIG1laW8gb3UgZm9ybWF0byBwYXJhIGZpbnMgZGUgcHJlc2VydmHDp8Ojby4KClZvY8OqIHRhbWLDqW0gY29uY29yZGEgcXVlIGEgU2lnbGEgZGUgVW5pdmVyc2lkYWRlIHBvZGUgbWFudGVyIG1haXMgZGUgdW1hIGPDs3BpYSBhIHN1YSB0ZXNlIG91IApkaXNzZXJ0YcOnw6NvIHBhcmEgZmlucyBkZSBzZWd1cmFuw6dhLCBiYWNrLXVwIGUgcHJlc2VydmHDp8Ojby4KClZvY8OqIGRlY2xhcmEgcXVlIGEgc3VhIHRlc2Ugb3UgZGlzc2VydGHDp8OjbyDDqSBvcmlnaW5hbCBlIHF1ZSB2b2PDqiB0ZW0gbyBwb2RlciBkZSBjb25jZWRlciBvcyBkaXJlaXRvcyBjb250aWRvcyAKbmVzdGEgbGljZW7Dp2EuIFZvY8OqIHRhbWLDqW0gZGVjbGFyYSBxdWUgbyBkZXDDs3NpdG8gZGEgc3VhIHRlc2Ugb3UgZGlzc2VydGHDp8OjbyBuw6NvLCBxdWUgc2VqYSBkZSBzZXUgCmNvbmhlY2ltZW50bywgaW5mcmluZ2UgZGlyZWl0b3MgYXV0b3JhaXMgZGUgbmluZ3XDqW0uCgpDYXNvIGEgc3VhIHRlc2Ugb3UgZGlzc2VydGHDp8OjbyBjb250ZW5oYSBtYXRlcmlhbCBxdWUgdm9jw6ogbsOjbyBwb3NzdWkgYSB0aXR1bGFyaWRhZGUgZG9zIGRpcmVpdG9zIGF1dG9yYWlzLCB2b2PDqiAKZGVjbGFyYSBxdWUgb2J0ZXZlIGEgcGVybWlzc8OjbyBpcnJlc3RyaXRhIGRvIGRldGVudG9yIGRvcyBkaXJlaXRvcyBhdXRvcmFpcyBwYXJhIGNvbmNlZGVyIMOgIFNpZ2xhIGRlIFVuaXZlcnNpZGFkZSAKb3MgZGlyZWl0b3MgYXByZXNlbnRhZG9zIG5lc3RhIGxpY2Vuw6dhLCBlIHF1ZSBlc3NlIG1hdGVyaWFsIGRlIHByb3ByaWVkYWRlIGRlIHRlcmNlaXJvcyBlc3TDoSBjbGFyYW1lbnRlIAppZGVudGlmaWNhZG8gZSByZWNvbmhlY2lkbyBubyB0ZXh0byBvdSBubyBjb250ZcO6ZG8gZGEgdGVzZSBvdSBkaXNzZXJ0YcOnw6NvIG9yYSBkZXBvc2l0YWRhLgoKQ0FTTyBBIFRFU0UgT1UgRElTU0VSVEHDh8ODTyBPUkEgREVQT1NJVEFEQSBURU5IQSBTSURPIFJFU1VMVEFETyBERSBVTSBQQVRST0PDjU5JTyBPVSAKQVBPSU8gREUgVU1BIEFHw4pOQ0lBIERFIEZPTUVOVE8gT1UgT1VUUk8gT1JHQU5JU01PIFFVRSBOw4NPIFNFSkEgQSBTSUdMQSBERSAKVU5JVkVSU0lEQURFLCBWT0PDiiBERUNMQVJBIFFVRSBSRVNQRUlUT1UgVE9ET1MgRSBRVUFJU1FVRVIgRElSRUlUT1MgREUgUkVWSVPDg08gQ09NTyAKVEFNQsOJTSBBUyBERU1BSVMgT0JSSUdBw4fDlUVTIEVYSUdJREFTIFBPUiBDT05UUkFUTyBPVSBBQ09SRE8uCgpBIFNpZ2xhIGRlIFVuaXZlcnNpZGFkZSBzZSBjb21wcm9tZXRlIGEgaWRlbnRpZmljYXIgY2xhcmFtZW50ZSBvIHNldSBub21lIChzKSBvdSBvKHMpIG5vbWUocykgZG8ocykgCmRldGVudG9yKGVzKSBkb3MgZGlyZWl0b3MgYXV0b3JhaXMgZGEgdGVzZSBvdSBkaXNzZXJ0YcOnw6NvLCBlIG7Do28gZmFyw6EgcXVhbHF1ZXIgYWx0ZXJhw6fDo28sIGFsw6ltIGRhcXVlbGFzIApjb25jZWRpZGFzIHBvciBlc3RhIGxpY2Vuw6dhLgo=Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede.unioeste.br/PUBhttp://tede.unioeste.br/oai/requestbiblioteca.repositorio@unioeste.bropendoar:2024-02-15T11:44:59Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE - Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE)false |
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