Controle descentralizado de unidades de...

Controle descentralizado de unidades de GD

Eletrônica de Potência para Redes Ativas de Distribuição

Refs.:

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Análise de controle descentralizado em µGrid

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Interligação (típica) de GD à rede trifásica

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Modelo de uma unidade de GD

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Pode-‐se controlar também esta tensão

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Modelagem do sistema

—  Espaço de estados

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Medição de potências

— Da Teoria de Potência Instantânea:

—  Limitando a largura de banda:

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Controle de tensão

— Controladores de tensão:

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Controle de tensão


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PI

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Controle de tensão


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Desacoplamento

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Controle de tensão


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Feedforward

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Controle de corrente

— Controladores de corrente:

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Controle de corrente

— Controladores de corrente:

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Desacoplamento

Feedforward

PI

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Modelo de uma unidade de DG

— Modelo linearizado: –  dδ: ângulo entre o sistema de referência do inversor e o ângulo do sistema de referência comum

– CV: saídas dos integradores dos controladores de tensão

– CC: saídas dos integradores dos controladores de corrente

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Modelo de uma unidade de DG

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Geração das referências de potência

— Método „droop“

•  Fluxo de potência em redes predominantemente indutivas:

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Geração das referências de potência

—  Fluxo de potência :

—  Pode-se desacoplar as partes ativa e reativa considerando-se ângulos pequenas (linhas curtas)

—  Assim, faz-se dois controles separados: •  Q => V •  P => f

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Controle de potência reativa

— Decaimento Q´V

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Controle de tensão (potência reativa)

— Decaimento Q´V

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Controle de potência ativa

— Decaimento P´f

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Controle de frequência (potência ativa)

— Decaimento P´f

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Controle por decaimento

— Droop:

— Determinação das inclinações dos controles de droop:

– Droop opera como uma comunicação „virtual“ entre várias unidades de GD

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Rede de distribuição com geração distribuída

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Problemas:

1.  Como manter a rede estável quando ilhada?

2.  Como equilibrar o carregamento das unidades de GD?

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Problema mais básico:

1.  Como modelar a rede?

—  Sistema elétrico •  Muito grande •  Utiliza-se notação fasorial •  As dinâmicas rápidas são desprezadas

Modelagem de redes

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—  Sistema elétrico •  Muito grande •  Utiliza-se notação fasorial •  As dinâmicas rápidas são desprezadas

— Microrede •  Número de unidades é limitado •  Pode-se incluir mais detalhes dos circuitos •  Dois caminhos:

o  Simulação numérica (vários níveis de detalhes)

o  Linearização (modelos de pequenos sinais das unidades de GD, cargas e alimentadores)

Modelagem de redes

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Modelo de uma unidade de GD

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Modelo linearizado de uma unidade de GD

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—  Exemplo: •  3 unidades de GD •  Alimentadores (RL) •  3 cargas

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Análise de estabilidade

—  Autovalores (70% de carga)

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Controle de potência (2-‐10 Hz)

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Controle de tensão (400-‐600 Hz)


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Controle de corrente +filtros LCL+cargas (1-‐10 kHz)

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Pólos dominantes

Controle de corrente +filtros LCL+cargas (1-‐10 kHz)

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—  Pares de pólos dominantes em uma unidade de GD

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500 W

20 kW

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Estabilidade do modo de potência ativa

—  Pares de pólos dominantes em uma unidade de GD são definidos pelos controladores droop

—  Pode-se então simplificar a análise de estabilidade da rede

—  Leis de controle (droop):

—  A transferência de potência é dada por:

—  Aonde

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Estabilidade do modo de potência ativa

— Grandes sinais:

—  Pequenos sinais:

o  Ponto de operação:

com

Pólo:

– O ponto de operação pode ser extraído de um estudo de fluxo de potência

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Estabilidade do modo de potência reativa

— Grandes sinais:

—  Pequenos sinais: – O ponto de operação pode ser extraído de um estudo de fluxo de potência

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Estabilidade dos modos de potência

— Observações:

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Regulação e dinâmica são controladas pela inclinação de decaimento

Regulação é controladas pela inclinação de decaimento, mas o desempenho dinâmico não é controlável

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Estabilidade dos modos de potência

— Observações:

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Pólos parecem reais, mas deve-‐se levar em conta: o  A filtragem nas medições e limitação de banda para melhoria da qualidade das correntes o  O acoplamento entre os componentes de potência a\va e rea\va o  O modelo assim simplificado é de terceira ordem

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Acoplamento entre os modos de potência

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— Modelo acoplado (análise de sensibilidade)

— Medições:

— Modelo re-escrito:

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—  Funções de droop:

— Modelo re-escrito:

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—  Equação característica:

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Análise do acoplamento entre os modos de potência

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—  Funções de sensibilidade:

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Análise do acoplamento entre os modos de potência

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—  Amortecimento dos pólos dominantes:

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Respostas dinâmicas

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Acoplamento entre fluxos de potência ativa e reativa

— Quando os alimentadores não apresentam impedâncias dominantemente indutivas, o mecanismo de transferência de potência pode ser muito diferente

—  Até o ponto em que, se forem dominantemente resistivas, as relações se invertem

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— Droops convencionais

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—  Limite de transferência de potência – Ssc: potência de curto-circuito

– qθz: ângulo de linha

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—  Exemplo para uma linha de alta tensão •  Simetria em P

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—  Exemplo para uma linha de média tensão •  Sem simetria

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—  Exemplo para uma linha de baixa tensão •  Simetria em Q

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Fluxos de potência ativa e reativa

—  Em uma linha de baixa tensão

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Droops

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Droops

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Microrede exemplo

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Estratégias de controle

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Droop induEvo: Droop resisEvo:

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Desempenho de diferentes estratégias de controle

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Desempenho de diferentes estratégias de controle em diferentes cenários

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