Sistema de controle de inversores trifásicos conectados à rede elétrica considerando afundamentos de tensão

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo dos requisitos de conexão de aerogeradores à rede elétrica, com foco nos requisitos de suportabilidade de tensão e propõe soluções de controle para inversores de tensão trifásicos conectados à rede durante afundamentos de tensão. São apresentadas e comparadas técnicas de sincronização de inversores trifásicos, visando à aplicação no sistema de controle e na presença de tensões desequilibradas, comparação de malhas de corrente em coordenadas síncronas e estacionárias, onde é analisado o desempenho destas durante afundamentos de tensão; métodos de geração de referência de corrente, onde é possível eliminar oscilações de potência ativa ou injetar correntes equilibradas durante afundamentos de tensão; técnicas de controle da tensão do barramento e controle e limitação de potência ativa com compensação de frequência da rede. Também, são apresentadas análises para a aplicação de códigos de rede reais de compensação de potência reativa e suportabilidade de tensão das malhas de corrente e tensão propostas. O sistema de controle desenvolvido nesse trabalho é projetado e implementado em um DSP e validado em um protótipo de um inversor de tensão trifásico com filtro LCL com potência nominal de 5 kW. Resultados experimentais são apresentados para validar algumas análises apresentadas.

Abstract : This work presents a study of wind turbine connection requirements to cope with electrical grid standards, focusing on low voltage ride through. The main goal is to analyze and propose control solutions for grid tied three-phase voltage inverters during voltage sags. Three-phase inverter synchronization techniques are presented and compared, aiming at the application in the inverter control system considering the presence of unbalanced grid voltages. The comparison of current loops in synchronous and stationary frames is also verified, where the performance of these are analyzed during voltage sags. Current reference generation methods are discussed with which it is possible to either eliminate active power oscillations, or to inject balanced currents during voltage sags. Bus voltage control techniques and active power limitation and control with grid frequency droop are included in the study framework, since they also influence the inverter performance during the time intervals with low grid voltage. The application of real grid codes for reactive power compensation and voltage ride through of the proposed current and voltage loops is presented. The control system developed in this work is designed and implemented in a DSP and validated in a 5 kW three-phase voltage inverter with an LCL filter. The obtained experimental results are presented to validate some performed analyzes.