Amilcar Flamarion Querubini Gonçalves Sistema de Geração Distribuída Controlado em Tensão e ...

150 Pages·2016·3.74 MB·Portuguese

Universidade de São Paulo–USP
Escola de Engenharia de São Carlos
Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
Amilcar Flamarion Querubini
Gonçalves
Sistema de Geração Distribuída
Controlado em Tensão e Potência e
Utilizado de Forma Isolada ou
Conectada à Rede de Distribuição
São Carlos
2015

Amilcar Flamarion Querubini
Gonçalves
Sistema de Geração Distribuída
Controlado em Tensão e Potência e
Utilizado de Forma Isolada ou
Conectada à Rede de Distribuição
Tese de doutorado submetida ao Programa
de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
da Escola de Engenharia de São Carlos
como parte dos requisitos para a obtenção
do título de Doutor em Ciências.
Área de concentração: Sistemas Dinâmicos
Orientador: Ricardo Quadros Machado
São Carlos
2015
Trata-se da versão corrigida da tese. A versão original se encontra disponível na EESC/USP que
aloja o Programa de Pós-Graduação de Engenharia Elétrica.
AUTORIZO A REPRODUÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO,
POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS
DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
Gonçalves, Amilcar Flamarion Querubini
G635s Sistema de geração distribuída controlado em tensão
e potência e utilizado de forma isolada ou conectada à
rede de distribuição / Amilcar Flamarion Querubini
Gonçalves; orientador Ricardo Quadros Machado. São
Carlos, 2014.
Tese (Doutorado) - Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Elétrica e Área de Concentração em Sistemas
Dinâmicos -- Escola de Engenharia de São Carlos da
Universidade de São Paulo, 2014.
1. Eletrônica de potência. 2. Geração distribuída.
3. Fontes alternativas. 4. Controle de potência. 5.
Controle de conversores CC-CA. 6. Compensação
harmônicas de tensão. I. Título.

Agradecimentos
À Deus por mais esta oportunidade na minha vida.
Aos meus pais pela confiança, amor e carinho durante minha jornada.
Aos meus irmãos pela amizade.
À Samirys pelo apoio, companhia e carinho durante o período do meu doutorado.
Ao Prof. Dr. Ricardo Quadros Machado pela orientação e conselhos na minha vida
profissional.
À Profa. Dra. Vilma Alves de Oliveira pelas contribuições durante meu doutorado.
Aos colegas do Laboratório de Fontes Alternativas e Processamento de Energia (LA-
FAPE) pela amizade e colaboração durante os anos de convivência na pós-graduação.
À Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/USP) pela oportunidade e disponibili-
dade de sua instituição na realização deste trabalho.
Aos professores da EESC por todo o aprendizado na pós-graduação.
À todos os funcionários da EESC que de alguma forma colaboraram na execução deste
trabalho.
AosamigosdeSãoCarlos,emespecialaosamigosdaRepúblicaGaiolapelosmomentos
de descontração e companhia.
À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pelo auxílio
financeiro que possibilitou a realização esta pesquisa.

Resumo
Gonçalves, Amilcar Flamarion Querubini Sistema de Geração Distribuída Con-
trolado em Tensão e Potência e Utilizado de Forma Isolada ou Conectada à
Rede de Distribuição. 148 p. Tese de doutorado – Escola de Engenharia de São
Carlos, Universidade de São Paulo, 2015.
Esta tese apresenta uma estratégia de controle para gerenciar a potência entregue
ou absorvida da rede, independente de características das cargas locais. Para atingir
este objetivo é utilizado um inversor fonte de tensão (VSI) que funcionará semelhante a
um sistema de geração distribuída (GD) ou como um filtro ativo. O VSI é controlado
por meio de controladores clássicos em cascata, nos quais a malha interna é utilizado
para estabilizar a corrente e a malha externa controla a tensão nos terminais de saída
da GD. Para melhorar a resposta do VSI são colocados filtros ressonantes em paralelo
ao controlador de tensão (P+RES). Além disso, as respostas dos filtros ressonantes são
melhoradas através da utilização de um método adequado de discretização, no qual os
coeficientes são alterados dinamicamente mediante a frequência de sincronismo produzido
pelo algoritmo de sincronismo (PLL). O controle de potência apresenta duas estruturas
de controle em malha fechada: uma para controlar a potência reativa através da rede
pelo ajuste da amplitude da tensão da GD, e o outra para controlar a potência ativa,
modificando o ângulo de defasagem entre as tensões da rede e as tensões GD. Por fim,
um conjunto de simulações e resultados experimentais é apresentado para validar todas
as propostas deste trabalho.
Palavras-chave: Eletrônica de potência. Conversores CC-CA. Geração Distribuída.