Controlador secundário fuzzy multitarefa aplicado à operação autônoma de microrredes CA

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2018
Autor(a) principal: Rodolpho Vilela Alves Neves
Orientador(a): Vilma Alves de Oliveira
Banca de defesa: Valter Júnior de Souza Leite, Ricardo Quadros Machado, José Antenor Pomilio, Luiz Antonio de Souza Ribeiro
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade de São Paulo
Programa de Pós-Graduação: Engenharia Elétrica
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Link de acesso: https://doi.org/10.11606/T.18.2018.tde-05082020-102810
Resumo: Esta tese trata do problema de controle de microrredes de corrente alternada (CA) operando segundo uma estrutura de controle hierárquica. O método de compartilhamento comumente utilizado em microrredes CA é o controle em droop para frequência e tensão, por não utilizar uma estrutura de comunicação entre os sistemas de geração distribuída (GDs). Entretanto, a estratégia utilizando controladores droop possui a desvantagem de operar com desvios de frequência e tensão, que devem ser corrigidos através de uma malha de controle secundária. Caso a microrrede opere conectada à rede de distribuição é necessário o chaveamento de uma malha de controle terciária, responsável por regular a potência injetada. Este trabalho propõe um controlador multitarefa secundário fuzzy (CSF) para microrredes CA. Atuando apenas no nível secundário, o controlador proposto deve possibilitar a operação isolada e conectada da microrrede, controlando as variáveis do nível secundário (tensão/frequência) e do nível terciário (potência ativa/reativa), simultaneamente, sem transitar pelos diferentes níveis do controle hierárquico. Testes de simulação foram feitos para dois tipos diferentes de microrredes, uma baseada em conversores CC-CA, com aplicações para disponibilizar energia provinda de fontes renováveis, e outra baseada em geradores síncronos, como sistemas de backup, a gás ou geradores diesel. Análises de estabilidade são apresentadas para mostrar que o CSF mantém a estabilidade dentro do intervalo de operação proposto para a microrrede. Por fim, resultados experimentais obtidos em bancada com uma microrrede baseada em conversores são mostrados para validar a operação do CSF e comparar com o controlador hierárquico convencional. O controlador proposto corrige os desvios da mesma forma que os controladores secundários convencionais, durante a operação isolada da rede, e permite o fornecimento de potência para a rede de distribuição na qual a microrrede está conectada, sem o chaveamento de controladores das camadas hierárquicas.
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spelling info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis Controlador secundário fuzzy multitarefa aplicado à operação autônoma de microrredes CA Multitask fuzzy secondary controller applied to autonomous AC microgrid operation 2018-04-24Vilma Alves de OliveiraValter Júnior de Souza LeiteRicardo Quadros MachadoJosé Antenor PomilioLuiz Antonio de Souza RibeiroRodolpho Vilela Alves NevesUniversidade de São PauloEngenharia ElétricaUSPBR AC microgrid Controlador fuzzy Controle descentralizado Controle hierárquico Controle secundário Decentralised control Fuzzy controller Hierarchical control Microrrede CA Secondary control Esta tese trata do problema de controle de microrredes de corrente alternada (CA) operando segundo uma estrutura de controle hierárquica. O método de compartilhamento comumente utilizado em microrredes CA é o controle em droop para frequência e tensão, por não utilizar uma estrutura de comunicação entre os sistemas de geração distribuída (GDs). Entretanto, a estratégia utilizando controladores droop possui a desvantagem de operar com desvios de frequência e tensão, que devem ser corrigidos através de uma malha de controle secundária. Caso a microrrede opere conectada à rede de distribuição é necessário o chaveamento de uma malha de controle terciária, responsável por regular a potência injetada. Este trabalho propõe um controlador multitarefa secundário fuzzy (CSF) para microrredes CA. Atuando apenas no nível secundário, o controlador proposto deve possibilitar a operação isolada e conectada da microrrede, controlando as variáveis do nível secundário (tensão/frequência) e do nível terciário (potência ativa/reativa), simultaneamente, sem transitar pelos diferentes níveis do controle hierárquico. Testes de simulação foram feitos para dois tipos diferentes de microrredes, uma baseada em conversores CC-CA, com aplicações para disponibilizar energia provinda de fontes renováveis, e outra baseada em geradores síncronos, como sistemas de backup, a gás ou geradores diesel. Análises de estabilidade são apresentadas para mostrar que o CSF mantém a estabilidade dentro do intervalo de operação proposto para a microrrede. Por fim, resultados experimentais obtidos em bancada com uma microrrede baseada em conversores são mostrados para validar a operação do CSF e comparar com o controlador hierárquico convencional. O controlador proposto corrige os desvios da mesma forma que os controladores secundários convencionais, durante a operação isolada da rede, e permite o fornecimento de potência para a rede de distribuição na qual a microrrede está conectada, sem o chaveamento de controladores das camadas hierárquicas. This thesis addresses the AC microgrid control problem operating with a hierarchical control structure. A common method of sharing load is using frequency and voltage droop controllers as in this method there is no need to have communication links in the microgrid. However, the droop control strategy has a drawback which is to impose voltage and frequency deviations, that can be fixed through a secondary control loop. If the microgrid operates connected to the grid, there must be a switching to a tertiary control layer to regulate the injected power. This research proposes a multitask fuzzy secondary controller (FSC) applied to AC microgrids. Acting only in the secondary layer, the proposed controller has to allow the islanded and connected microgrid operation, regulating the secondary layer\'s variables (voltage and frequency levels) and the tertiary layer\'s variables (active and reactive powers), simultaneously, without switching among the hierarchical control layers. Simulations were carried out for two different kinds of microgrid, one based on power inverters, that can be applied to renewable power sources, and another one based on synchronous generators, like diesel backup generation systems. Stability analysis are presented showing that the FSC keeps the microgrid stable while operating within a given operation range. Lastly, a microgrid simulation test bed based on power inverters is presented to validate the FSC operation and to compare to conventional hierarchical controller\'s operation. The proposed FSC fixes the deviations in the same way than the conventional controllers, during the islanded operation tests, and allows the microgrid to inject power into the grid without switching to other controllers of the hierarchical structure. https://doi.org/10.11606/T.18.2018.tde-05082020-102810info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USP2023-12-21T18:16:28Zoai:teses.usp.br:tde-05082020-102810Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212023-05-26T18:54:46Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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