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    Avaliação experimental do paralelismo de conversores utilizando controle droop em uma microrrede CC

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    R - D - RODRIGO AFFONSO GUARINHO SILVA.pdf (8.807Mb)
    Data
    2023
    Autor
    Guarinho, R. A. G. S.
    Metadata
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    Resumo
    Resumo: Nos últimos anos, o número de unidades de geração distribuída e de sistemas de armazenamento de energia tem aumentado significativamente, gerando um interesse crescente no controle de microrredes (MRs) como solução para os desafios decorrentes da maior penetração dessas modalidades na rede elétrica. Nesta dissertação, foram desenvolvidas estratégias de controle para o compartilhamento de carga entre dois conversores CC-CC através de um controle descentralizado em uma MR CC localizada no Departamento de Engenharia Elétrica (DELT) da Universidade Federal do Paraná (UFPR). Foram realizados ensaios em dois conversores de 30 kW acoplados em baterias de íons de lítio, conectados em paralelo. Utilizando um controlador lógico programável (CLP) foram implementados o controle droop de tensão e o controle droop de corrente, que foram responsáveis por definir os valores de referência das malhas internas de cada conversor de acordo com o modo de operação. Para avaliar a eficácia do controle, foram gerados degraus de carga por meio de resistências variáveis acopladas na MR CC, permitindo a análise do compartilhamento de carga, regulação e estabilidade da tensão na saída de cada conversor. Inicialmente, foram comparadas duas topologias de controle droop: a primeira baseada no paralelismo de duas fontes de tensão (FT) e a segunda aplicada em um conversor operando como FT em paralelo com outro conversor operando como fonte de corrente (FC). As medições obtidas revelaram diferenças inferiores a 1% entre os coeficientes droop parametrizados e medidos nos conversores operando individualmente como FT ou FC. Em condições de paralelismo, observou-se melhores resultados de compartilhamento de carga para cargas de mais alta potência conectadas na rede. Os resultados obtidos demonstraram a eficácia da metodologia adotada no controle primário, bem como os parâmetros que influenciam a estabilidade. O controle droop padrão do conversor apresenta limitações significativas, uma vez que está restrito a uma faixa de valores pré-definidos e não permite modificações em tempo real. Por fim, através da implementação do controle externo ao conversor, foi possível superar essas limitações, permitindo ajustes em tempo real e a aplicação de estratégias de controle mais flexíveis.
     
    Abstract: Over the last few years, the number of distributed generation units and energy storage systems has significantly increased, generating a growing interest in microgrid (MG) control as a solution to the challenges resulting from the greater penetration of these modalities in the electrical grid. Control strategies have been developed for load sharing between two parallel-operated DC-DC converters through decentralized control in a DC microgrid located at the Department of Electrical Engineering (DELT) of the Federal University of Paraná (UFPR). Tests were conducted on two 30 kW DC-DC converters connected in parallel and coupled with lithium-ion batteries. Using a programmable logic controller (PLC), voltage droop control and current droop control were implemented, which were responsible for defining the reference values of the internal loops of each converter according to the operating mode. To evaluate the control effectiveness, voltage steps were generated through variable loads connected to the DC microgrid, allowing the analysis of current sharing, regulation, and voltage stability of each converter. Finally, two droop control topologies were compared: the first one based on the parallelism of two voltage sources (VS), and the second one applied to a converter operating as a voltage source in parallel with another converter operating as a current source (CS). The measurements obtained unveiled disparities of less than 1% between the parameterized and measured droop coefficients in converters functioning autonomously as VS or CS. In conditions of parallel operation, superior load sharing outcomes were observed for higher power loads linked to the grid. The findings obtained underscored the effectiveness of the chosen methodology in primary control, as well as the parameters that exert an influence on stability. The conventional converter droop control system demonstrates notable constraints, as it is confined to a predefined range of values and lacks the capacity for real-time modifications. Ultimately, through the incorporation of external control mechanisms for the converter, these constraints were overcome, thereby permitting real-time adjustments and the implementation of more adaptable control strategies.
     
    URI
    https://hdl.handle.net/1884/85007
    Collections
    • Dissertações [239]

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