Aplicação de controle de ordem fracionária em inversores de tensão presentes em sistemas ativos de distribuição

Abstract

Resumo: Nos ultimos anos, a geracao distribuida, caracterizada pela instalacao proxima ao consumidor, tem ganhado bastante espaco nos sistemas eletricos. Com isso, os sistemas de distribuicao passam a ser chamados de ativos, com fluxos bidirecionais de potencia. As principais matrizes energeticas desse tipo de geracao sao as renovaveis, como a eolica e a fotovoltaica. Devido a natureza intermitente das entradas dessas geracoes, conversores de energia se fazem necessarios na conexao dessas usinas a rede eletrica. Nos conversores, e indispensavel a realizacao do controle de tensao, para a manutencao da qualidade da energia injetada na rede. Nesse contexto, e proposta a aplicacao de uma estrategia de controle de tensao em um dos niveis do conversor, no barramento CC, no presente trabalho. O metodo escolhido foi o CRONE, controle de ordem fracionaria, cuja aplicacao ainda nao foi suficientemente explorada, sobretudo em sistemas eletricos. Para sua validacao, foi realizada uma simulacao no programa Simulink, do MATLAB. A aplicacao foi realizada em duas minirredes: uma no DELT da Universidade Federal do Parana, contendo apenas uma usina fotovoltaica, e uma do Centro Politecnico, contendo duas usinas. Dos resultados de simulacao, foi demonstrado que o CRONE pode ser aplicado nesse tipo de planta. Assim, e verificado que o CRONE e mais uma opcao de metodo a ser aplicado no controle de tensao do barramento CC, presente na geracao distribuida fotovoltaica em sistemas ativos de distribuicao. Palavras-chaves: Controle de Ordem Fracionaria. Controle de Tensao. Geracao Distribuida Fotovoltaica. Sistemas Ativos de Distribuicao.

Abstract: In recent years, distributed generation, characterised by its near-consumer installation, has gained a lot of space in electrical systems. With this, distribution systems are now called active, with bidirectional power flows. The main energy matrices of this type of generation are renewable, such as wind and photovoltaic. Due to the intermittent nature of these generation inputs, power converters are required to connect these plants to the power grid. In converters, voltage control is indispensable for maintaining the quality of the energy injected into the grid. In this context, it is proposed to apply a voltage control strategy at one of the converter levels (the DC bus) in the present work. The chosen method was CRONE, fractional order control, whose application has not been sufficiently explored, especially in electrical systems. For its validation, a simulation was performed in MATLAB's Simulink program. The application was carried out in two mini-grids: one at the DELT of the Federal University of Parana, containing only one photovoltaic plant, and one from the Polytechnic Center, containing two plants. From the simulation results, it was demonstrated that CRONE can be applied to this type of plant. Thus, it is verified that CRONE is one more method option to be applied in DC bus voltage control, present in photovoltaic distributed generation in active distribution systems. Key-words: Fractional Order Control. Photovoltaic Distributed Generation. Voltage Controller. Active Distribution Network.