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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-0534-7196
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudos em controle de microrredes de corrente contínua: impedância virtual e droop adaptativo
Alternate title (s): Studies in control of direct current microgrids: virtual impedance and adaptive droop
Author: Moura, Beatriz Cristina
First Advisor: Santos Neto, Pedro José dos
First coorientator: Freitas, Luiz Carlos Gomes
First member of the Committee: Santos Neto, Pedro José dos
Second member of the Committee: Coelho, Ernane Antônio Alves
Third member of the Committee: Pinto, Adeon Cecílio
Summary: Esta dissertação de mestrado investiga o crescente destaque das microrredes elétricas de corrente contínua (CC) em relação às redes convencionais de corrente alternada (CA), enfatizando a eliminação das perdas de conversão CA/CC e a flexibilidade dessas estruturas. Identificam-se desafios como padronização, normatização e questões técnicas relacionadas ao gerenciamento, controle, proteção e integração de tecnologias, incluindo sistemas de armazenamento de energia (SAE) e geração distribuída (GD). A pesquisa foca em duas abordagens principais de controle: impedância virtual e droop adaptativo. A primeira abordagem visa melhorar a estabilidade, reduzindo oscilações dinâmicas na tensão do barramento CC, com a avaliação de quatro estratégias diferentes. Análises paramétricas demonstram a faixa de valores aplicáveis no projeto de elementos específicos, como filtro passa-baixas e indutor virtual usados nessas estratégias. A estabilidade do sistema é validada através do mapeamento de polos e zeros, assim como, pela tabela de Routh- Hurwitz. Simulações e testes no controller hardware-in-the-loop (C-HIL) são realizados para identificar a estratégia com melhor desempenho, beneficiando a microrrede CC. O controle droop adaptativo proposto visa corrigir desequilíbrios no compartilhamento de potência entre conversores formadores de rede. Análises paramétricas confirmam as equações utilizadas no controle proposto. Simulações e testes utilizando o C-HIL comprovam a eficácia do método, além de contribuir para manter o desvio entre os estados de carga dos SAEs. Os resultados destacam a eficácia dessas estratégias de controle, demonstrando seu potencial para aprimorar as microrredes CC e integrar sistemas elétricos distribuídos de forma mais eficiente ao sistema convencional.
Abstract: This master’s thesis examines the increasing prominence of DC microgrids compared to conventional alternating current (AC) grids, enhancement the elimination of AC/DC conversion losses and the flexibility of these structures. Challenges such as standardization, regulation, and technical issues related to management, control, protection, and the integration of technologies as energy storage systems (ESS) and distributed generation (DG) are identified. The research focuses on two main control approaches: virtual impedance and adaptive droop. The virtual impedance approach aims to enhance stability by reducing transient dynamic oscillations in DC bus voltage, evaluating four different strategies. Parametric analyses demonstrate the range of values that can be used in the design of specific elements, including low-pass filters and virtual inductors used in these strategies. System stability is validated through pole-zero mapping and the Routh-Hurwitz criterion. Simulations and tests using controller hardware-in-the-loop (C-HIL) are conducted to determine which strategy performs best for the DC microgrid. The proposed adaptive droop control aims to correct power-sharing imbalances among grid-forming converters. Parametric analyses validate the equations used in the proposed control. Simulations and tests using C-HIL demonstrate the effectiveness of the method and its contribution to maintaining the deviation between the states of charge of the ESS. The results highlight the effectiveness of these control strategies, demonstrating their potential to advance DC microgrids and efficiently integrate distributed electrical systems into the conventional grid.
Keywords: Controle droop adaptativo
Controle por impedância virtual
Controller hardware-in-the-loop
Microrredes em corrente contínua
Engenharia Elétrica
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::TRANSMISSAO DA ENERGIA ELETRICA, DISTRIBUICAO DA ENERGIA ELETRICA
Subject: Engenharia Elétrica
Sistemas de energia elétrica
Energia elétrica - Transmissão - Corrente contínua
Impedância (Eletricidade)
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: MOURA, Beatriz Cristina. Estudos em controle de microrredes de corrente contínua: impedância virtual e droop adaptativo. 2024. 141 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.339.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.339
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/41861
Date of defense: 24-Jun-2024
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 11. Cidades e comunidades sustentáveis - Tornar as cidades e os assentamentos humanos inclusivos, seguros, resilientes e sustentáveis.
ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Elétrica

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