Development and analysis of multifunctional inverters in microgrids with high penetration of power-electronics loads

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Silveira, Alexandre Hugo da
• Orientador(a): Leborgne, Roberto Chouhy
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Inversores; Microrredes; Energia solar fotovoltaica; Geração distribuída
• Palavras-chave em Inglês: Multifunctional inverter; Microgrids; Photovoltaic systems; Renewable Energy
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/297996

Esta tese de doutorado apresenta o desenvolvimento e a análise de inversores multifuncionais (IMs) projetados para facilitar a integração de Recursos Energéticos Distribuí- dos (REDs) em microrredes. A pesquisa está ancorada em duas observações: o aumento da penetração de fontes de REDs e o uso generalizado de cargas não lineares. Esses fenômenos têm causado desafios significativos de qualidade de energia (QE) em redes de baixa tensão (BT). Este estudo propõe um inversor multifunctional (IM) como solução para esses desafios, com o objetivo de melhorar a QE enquanto introduz uma estratégia de controle para compensação harmônica, balanceamento de carga e correção do fator de potência em redes BT com quatro condutores. Foi conduzido uma extensa pesquisa sobre inversores fotovoltaicos com múltiplas funcionalidades. Os fundamentos teóricos para modelagem dos principais componentes do sistema são apresentados, juntamente com uma exploração das teorias de controle de inversores. Além disso, são examinados os modos de operação e as estratégias de controle das microrredes. O IM proposto integra a Teoria da Potência Instantânea com um inversor fonte de corrente controlado por histerese, garantindo desempenho dinâmico tanto nos modos conectado à rede quanto em modo isolado. A arquitetura da microrrede incorpora dois inversores de frequência: um Inversor de Fonte de Tensão Controlado por Corrente (IFVCC), responsável por fornecer energia dos painéis fotovoltaicos (FV), e um Inversor de Fonte de Tensão Controlado por Tensão (IFVCT), sem funções auxiliares, que conecta o sistema de armazenamento por baterias. Essa configuração permite que a microrrede opere tanto em modo autônomo quanto conectada à rede. Os resultados de validação obtidos por meio de experimentos e simulações demonstram a eficácia do IM na mitigação de distúrbios de QE em cenários complexos, incluindo microrredes desequilibradas com distorções harmônicas. As principais melhorias incluem reduções significativas na Distorção Total da Demanda (TDDi), melhor desempenho, regulação de tensão e redução de sobrecargas nos transformadores de distribuição.