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https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11641Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| jessicasantosdohler.pdf | PDF/A | 28.63 MB | Adobe PDF |  View/Open |
| Type: | Dissertação |
| Title: | Controle em espaço de estados utilizando lqr de conversores para aplicação em microrrede |
| Author: | Döhler, Jéssica Santos |
| First Advisor: | Oliveira, Janaína Gonçalves de |
| Co-Advisor: | Ferreira, André Augusto |
| Referee Member: | Almeida, Pedro Machado de |
| Referee Member: | Valle, Rodolfo Lacerda |
| Referee Member: | Rodrigues, Márcio do Carmo Barbosa Poncílio |
| Resumo: | Estudos relacionados a microrredes vêm crescendo consideravelmente nos últimos anos, se tornando um dos tópicos de pesquisa mais recentes no campo da engenharia elétrica, tanto no Brasil como no exterior. Neste contexto, este trabalho apresenta a modelagem e o controle de uma microrrede em corrente alternada alimentada diretamente por uma unidade de geração fotovoltaica e um sistema de armazenamento de energia, operando no modo conectado e ilhado da rede elétrica. O algoritmo Perturba e Observa é utilizado para rastrear o ponto de máxima potência do conjunto fixo de painéis solares fotovoltaicos. O sistema de armazenamento de energia é utilizado devido à intermitência da geração fotovoltaica e está presente durante todo o funcionamento da microrrede, garantindo o controle de tensão no barramento de corrente contínua. A topologia do conversor, que faz interface entre o barramento de corrente contínua com a rede elétrica, é de um único estágio, e este apresenta como principal característica a sua multifuncionalidade: quando conectado à rede elétrica, atuando no modo supridor de rede, operando como fonte de corrente, controlando a corrente injetada no ponto de acoplamento comum. Entretanto, no modo formador de rede, ilhado da rede elétrica, o conversor opera como fonte de tensão, controlando amplitude e fase da tensão no ponto de acoplamento comum. A estrutura do conversor utilizada é a mesma em ambos os modos de operação, alterando apenas as estrategias de controle. A transição do modo de operação e controle é realizado com o auxílio da técnica de detecção de ilhamento baseada na injeção de corrente de sequencia negativa, sendo a abertura da chave, que faz conexão com a rede elétrica, realizada quando o nível de sequencia negativa da tensão após o ilhamento ultrapassa o limite de operação nominal. A modelagem do sistema proposto é feita em espaços de estados e o seu controle em realimentação de estados, cujos ganhos foram encontrados utilizando o regulador quadrático linear. Foram realizados testes de simulação para a validação do sistema, que comprovaram a eficacia do conversor multifuncional e também do sistema de armazenamento de energia. Além disso, resultados experimentais do conversor no modo formador de rede também demonstraram resultados satisfatórios. |
| Abstract: | Studies related to microgrids have grown considerably in recent years, becoming one of the most famous research topics in the field of electrical engineering, in Brazil and abroad. In this context, this work presents the modeling and control of an alternating current microgrid fed directly by a photovoltaic generation unit and an energy storage system, operating in the connected and isolated mode from the electrical grid. The Perturb and Observe algorithm is used to track the maximum power point of the fixed set of photovoltaic solar panels. The energy storage system is used due to the intermittency of photovoltaic generation and is used during all operation of the microgrid ensuring DC link voltage control. The topology of the converter, which interfaces between the direct current bus and the electrical grid, is a single stage, and its main feature is its multifunctionality: when connected to the electrical grid, acting in the grid supplying mode, operating as current source, controlling the current injected into the point of common coupling. However, in the grid forming mode, isolated from the electrical grid, the converter operates as a voltage source, controlling the amplitude and phase of the voltage at the common coupling point. The structure of the converter used is the same in both operating modes, changing only the control strategies. The transition from the operation and control mode is carried out with the help of the islanding detection technique based on the negative sequence current injection, with the opening of the switch, which connects to the electrical grid, performed when the level of negative sequence of the voltage after islanding exceeds the rated operating limit. The modeling of the proposed system is performed in state spaces and its control based on full state feedback, whose gains were found using the linear quadratic regulator. Simulation tests were carried out to validate the system, which proved the efficiency of the multifunctional converter and also the energy storage system. In addition, experimental results of the converter in the network forming mode have also shown satisfactory results. |
| Keywords: | Conversor multifuncional Detecção de ilhamento Armazenamento de energia Realimentação de estados Regulador quadrático linear Multifuncional converter Islanding detection Storage energy system State feedback Linear quadratic regulator |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
| Institution Initials: | UFJF |
| Department: | Faculdade de Engenharia |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica |
| Access Type: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
| Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ |
| URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11641 |
| Issue Date: | 4-Mar-2020 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Elétrica (Dissertações) |
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