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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/39986
Tipo: Tese
Título: Análise de estabilidade para inversores LCL conectados à rede elétrica baseada em expressões analíticas e estimativas de impedâncias no domínio síncrono DQ
Autor(es): Cardoso, Diego Oliveira
Primeiro Orientador: Costa, Fabiano Fragoso
metadata.dc.contributor.referee1: Costa, Fabiano Fragoso
metadata.dc.contributor.referee2: Tahim, André Pires Nóbrega
metadata.dc.contributor.referee3: Fernandes, Darlan Alexandria
metadata.dc.contributor.referee4: Cesar, Eduardo Lenz
metadata.dc.contributor.referee5: Almeida, Rogério Gaspar de
Resumo: A diversificação na matriz energética vem impulsionando o surgimento de novas formas de geração de energia elétrica, frequentemente integradas à rede elétrica por meio do inversor. O controle desse dispositivo é, normalmente, projetado sem considerar o impacto da conexão com a rede. Uma abordagem para avaliar estabilidade de sistemas conectados que empregam inversores controlados no referencial síncrono dq é aplicar o critério generalizado de Nyquist (CGN) ao produto entre a matriz de impedância da rede e o inverso da matriz de impedância do inversor. Neste trabalho, propõe-se a obtenção das matrizes de impedância do inversor LCL e da rede elétrica. A matriz das impedâncias do inversor LCL é estabelecida por meio de uma expressão analítica. A matriz é acoplada e seus componentes apresentam picos de ressonância causados pelos elementos filtrantes. É realizado o estudo do impacto de três controladores diferentes na impedância do inversor. Dois deles são melhorias em relação a uma técnica de controle padrão. Os resultados obtidos com um sistema hardware-in-the-loop e uma configuração experimental validam os modelos desenvolvidos. Eles confirmam que o componente Zqq da matriz se comporta como um resistor negativo dentro da largura de banda da malha de captura de fase (PLL) de controle (CPLL), semelhante ao que é relatado para o inversor L. De maneira interessante, o componente Zqd também apresenta esse comportamento, o que pode prejudicar ainda mais a estabilidade externa do sistema. A matriz de impedância da rede é estimada utilizando sinais de perturbação, com níveis de corrente de referência pseudoaleatórios binários, impostos pelo inversor. Análises no domínio da frequência revelam a necessidade de um PLL exclusivo (EPLL) para a estimação dessa matriz, cuja banda passante deve ser projetada dentro de uma faixa de frequência menor do que aquelas de interesse na estimação. A seleção de uma banda mais larga pode levar a avaliações incorretas sobre a estabilidade do sistema.
Abstract: The diversification in the energy matrix has been driving the emergence of new forms of electricity generation, often integrated into the grid through the inverter. The control of this device is usually designed without considering the impact of the connection with the grid. One approach to assess the stability of systems employing inverters controlled in the synchronous dq reference frame is to apply the generalized Nyquist criterion (GNC) to the product between the grid impedance matrix and the inverse of the inverter impedance matrix. This work proposes obtaining the impedance matrices of the LCL inverter and the electrical grid. The impedance matrix of the LCL inverter is established through an analytical expression. The matrix is coupled, and its components exhibit resonance peaks caused by the filtering elements. The impact of three different controllers on the inverter impedance is studied. Two of them are improvements over a standard control technique. The results obtained with a hardware-in-the-loop (HIL) system and an experimental setup validate the developed models. They confirm that the Zqq component of the matrix behaves like a negative resistor within the bandwidth of the control phase-locked loop (PLL), similar to what is reported for the L inverter. Interestingly, the Zqd component also exhibits this behavior, which may further impair the external stability of the system. The grid impedance matrix is estimated using disturbance signals, with pseudo-random binary reference current levels imposed by the inverter. Frequency domain analyses reveal the need for an exclusive PLL (EPLL) for the estimation of this matrix, whose bandwidth must be designed within a frequency range lower than those of interest in the estimation. Selecting a wider bandwidth can lead to incorrect assessments of system stability.
Palavras-chave: Inversor LCL conectado à rede
Critério generalizado de Nyquist
Referencial síncrono 𝑑q
Modelos de impedância
Perturbações Binárias Pseudo-Aleatórias
Malhas de captura de fase
CNPq: Processamento de Informação e Energia
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) 
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/39986
Data do documento: 16-Ago-2024
Aparece nas coleções:Tese (PPGEE)

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