Inversor de interligação operando no modo de controle de corrente e no modo de controle de tensão com droop bidirecional para aplicação em microrredes híbridas

Abstract

Resumo: Este trabalho propoe estrategias de controle para o inversor de interligacao para estabelecer a operacao de diferentes configuracoes da microrrede hibrida. As microrredes hibridas sao formadas por uma sub-rede CC, uma sub-rede CA e pelo inversor de interligacao. O inversor de interligacao controla a potencia entre as subredes e pode assumir o papel de formador de rede da sub-rede CA ou da sub-rede CC. As diferentes configuracoes das microrredes hibridas sao decorrentes da presenca ou nao de fontes com capacidade de formar a tensao das sub-redes, sendo que, a operacao da microrrede hibrida depende da manutencao da magnitude da tensao da sub-rede CC e da magnitude e frequencia da sub-rede CA. A abordagem da proposta deste trabalho considera o inversor de interligacao operando no modo de controle de corrente, no modo de controle de tensao CA e no modo de controle de tensao CC e utiliza as tecnicas descentralizadas de droop para definir o controle da potencia entre as sub-redes. Para complementar a flexibilidade no controle do inversor de interligacao, uma nova abordagem de controle droop bidirecional para o modo de controle da tensao CC e proposta neste trabalho, sendo, ela baseada nas tecnicas de controle droop bidirecional ja existentes para o modo de controle de corrente e para o modo de controle de tensao CA. Para validar as estrategias de controle do inversor de interligacao e realizada a simulacao das configuracoes da microrrede hibrida e, em seguida, um prototipo do inversor de interligacao com filtro LCL e modulacao vetorial e construido para os ensaios experimentais. O prototipo do inversor de interligacao apresenta uma potencia nominal de 30 kW, tensao nominal do lado CC de 725 V e tensao nominal do lado CA de 400 V. As estrategias de controle propostas contribuem para o desenvolvimento das microrredes hibridas, pois, habilita o uso do inversor de interligacao em diferentes configuracoes da microrrede hibrida.

Abstract: This paper proposes control strategies for interlinking inverter to establish stable operation in different hybrid AC/DC microgrid. Hybrid AC/DC microgrids contains a DC sub-grid, an AC sub-grid and the Interlinking inverter that controls the power between the sub-grids, besides that, the Interlinking inverter can assume the role of forming the sub-grid voltage of the AC sub-grid or DC sub-grid. The different configurations of the hybrid microgrids are due to the presence or not of sources capable of forming the voltage of the sub-grids, and a stable operation of the hybrid microgrid depends on maintaining the magnitude of the DC sub-grid voltage and the magnitude and frequency of the AC sub-grid voltage. The approach proposed in this work considers the interlinking inverter operating in current control mode, in AC voltage control mode and in DC voltage control mode and uses decentralized droop techniques to define power control between the sub-grids. To complement the flexibility in controlling of the interlinking inverter, a new bidirectional droop control for the DC voltage control mode is proposed in this work, being based on the existing bidirectional droop control techniques for the current control mode. and for AC voltage control mode. To validate the control strategy of the interlinking inverter, a simulation of the different configurations of the hybrid AC/DC microgrid are established and then, a prototype of the interlinking inverter with LCL filter and space vector modulation is built for the experimental tests. The interlinking inverter prototype has a nominal power of 30 kW, nominal voltage on the DC side of 725 V and nominal voltage on the AC side of 400 V. The proposed control strategies contribute to the development of hybrid AC/DC microgrids, as they enable the use of the interlinking inverter in different hybrid AC/DC microgrid configurations.