Modelagem de pequenos sinais do conversor seguidor de rede no contexto de microrredes

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Data

2023-06-28
Autor(es)

Orientado(es)
Doutor Reginaldo Vagner Ferreira

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Abstract

The recent expansion of distributed generation in the context of microgrids, strongly stimulated by environmental and economic reasons, has allowed the emergence of increasingly larger and more complex structures, with several forms of generation, different amounts of converters, control techniques and operating modes, presence of local loads, among others. In this scenario, the development of small-signal models to analyze the stability of microgrids provides an important tool for greater assurance of a safe and efficient operation of these systems. Before, in the literature, it was possible to find several small-signal models applied to microgrids, however, none of them presented modularity, in the sense of allowing the easy representation of different configurations. Despite this absence having been filled in the research project “Modeling, Simulation and Control of Converters in a Distributed Generation Microgrid”, developed at IFMG Campus Betim, where a microgrid modular small-signal model was proposed, the model continued to present limitations in terms of the mode of operation of converters, since grid feeding converters, which are very relevant in this context, were not addressed. Thus, the objective of this work is the small-signal modeling of the grid feeding converter, focused on the application in the microgrid modular small-signal model. For validation of the modeling developed in this work, a simple structure of grid feeding converter and main grid is proposed, where, from a defined configuration, stability analyzes are carried out from the point of view of control gains. To demonstrate the ability to integrate the grid feeding model into the microgrid modular small-signal model, a structure with three converters, two with control techniques that emulate the synchronous machine (droop and synchronverter) and a grid feeding, presence of local loads and connected to the main grid is defined. Making use of the small-signal model of the proposed microgrid, validation results are presented.


Resumo

A recente expansão da geração distribuída no contexto de microrredes, fortemente estimulada por motivos ambientais e econômicos, tem possibilitado o surgimento de estruturas cada vez maiores e mais complexas, com diversas formas de geração, diferentes quantidades de conversores, técnicas de controle e modos de operação, presença de cargas locais, dentre outros. Nesse cenário, o desenvolvimento de modelos de pequenos sinais para análise de estabilidade de microrredes representa uma importante ferramenta para maior garantia de uma operação segura e eficiente desses sistemas. Antes, na literatura, era possível encontrar diversos modelos de pequenos sinais aplicados às microrredes, porém, nenhum deles apresentava modularidade, no sentido de permitir a fácil representação de diferentes configurações. Apesar dessa ausência ter sido suprida no projeto de pesquisa “Modelagem, Simulação e Controle de Conversores em uma Microrrede de Geração Distribuída”, desenvolvido no IFMG Campus Betim, onde foi proposto um modelo de pequenos sinais modular de microrrede, o modelo continuou apresentando limitações em termos do modo de operação de conversores, uma vez que, os conversores seguidores de rede, muito relevantes nesse contexto, não foram abordados. Dessa forma, o objetivo deste trabalho de conclusão de curso consiste na modelagem de pequenos sinais do conversor seguidor de rede com foco na aplicação no modelo modular de microrrede. Para validação da modelagem realizada neste trabalho, é proposta uma estrutura simples de conversor seguidor de rede e rede principal, onde, a partir de uma configuração definida, são apresentados resultados de análise de estabilidade do ponto de vista dos ganhos de controle. Para demonstração da capacidade de integração do modelo do seguidor de rede ao modelo de pequenos sinais modular de microrrede, é definida uma estrutura com três conversores, dois com técnicas de controle que emulam a máquina síncrona (droop e synchronverter) e um seguidor de rede, presença de cargas locais e conexão com a rede principal. Fazendo uso do modelo de pequenos sinais da microrrede proposta, resultados de validação são apresentados.

Palavras-chave

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https://hdl.handle.net/20.500.14387/1209

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