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Controladores baseados em cálculo de ordem fracionária para conversores chaveados fonte de tensão que operam em sistemas de GD ou em estruturas HVDC

Processo: 15/23029-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de março de 2016
Vigência (Término): 29 de fevereiro de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Sistemas Elétricos de Potência
Pesquisador responsável:Ricardo Quadros Machado
Beneficiário:Klebber de Araujo Ottoboni
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Geração distribuída   Fontes alternativas de energia

Resumo

O governo brasileiro tem investido, através dos órgãos reguladores e pelo Ministério de Minas e Energia, na inserção de fontes alternativas na matriz energética nacional visando suprir a crescente demanda, evitar uma futura crise energética e, ainda, expandir a aplicação do conceito de Geração Distribuída associada ao gerenciamento inteligente das fontes disponíveis. A diversificação das fontes utilizadas, ou seja, a integração e consequente otimização dos recursos disponíveis para geração, tem sido tratada como importante meio para que, seguindo os preceitos de sustentabilidade e resguardando as medidas mínimas de proteção ambiental, sejam asseguradas a estabilidade e a segurança do sistema de energia. Valendo-se acentuar que, caso o sistema de energia não seja capaz de oferecer as condições necessárias para que a indústria e os demais setores de produção exerçam suas atividades devidamente, a economia sofre diretamente sérias consequências. Sistemas baseados em eletrônica de potência capazes de gerar formas de onda variáveis de tensão e de corrente são associados a técnicas de controle e inseridos em sistemas de energia com o objetivo, dentre outros, de garantir uma adequação das variáveis aos parâmetros de qualidade, mesmo o sistema elétrico possuindo inerentemente a característica de estar submetido a múltiplas fontes de distúrbio.Os controladores clássicos PID e Avanço-Atraso apresentam limitações quando aplicados em sistemas que possuam sinal de referência oscilatório ou componentes de alta-frequência. Uma das soluções é a utilização de controladores ressonantes projetados para atuar em frequências específicas. Entretanto, para Conversores Fonte de Tensão aplicados, por exemplo, na conexão de sistemas de geração distribuída à rede, quando submetidos a uma carga local RLC com frequência de ressonância igual a frequência fundamental dessa rede, os controladores ressonantes fornecem uma resposta instável.A substituição do controlador ressonante da fundamental desse sistema por um controlador de ordem fracionária PI», otimizado de modo que para a fundamental apresente atenuação mínima, resulta em uma resposta estável e adequada perante as normas para vários tipos de cargas locais, dentre elas a carga RLC com frequência de ressonância igual a fundamental da rede. Observa-se, então, a maior capacidade de adequação do controlador de ordem fracionária às necessidades da planta por possuir o parâmetro » de projeto.Como o controlador PI» é o controlador de ordem fracionária mais simples, fica clara a necessidade de aprofundar a análise para outras estruturas dessa família de controladores aplicados no controle das variáveis do sistema de energia tentando abranger, na otimização dos parâmetros de projeto, por exemplo, outras limitações encontradas em sistemas baseados em Conversores Chaveados Fonte de Tensão.