An impedance-based stability analysis of a deadbeat-controlled grid-forming inverter for ac microgrids

Autor(es)

Igor Alves Maronni

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
• Data de defesa: 2023-01-26

Membros da banca

José Antenor Pomilio; Simone Buso; Tárcio André dos Santos Barros

• Orientador: José Antenor Pomilio; Joel Filipe Guerreiro

Resumo

O sistema elétrico vem passando por grandes mudanças em direção a uma organização mais descentralizada, na qual o conceito de microrredes vem ganhando importância. No entanto, problemas de estabilidade relacionados à alta penetração de conversores eletrônicos podem surgir devido às interações entre os próprios conversores e a rede. Este problema motivou o desenvolvimento de métodos e critérios para a avaliação da estabilidade a nível de sistema, dentre os quais os critérios de estabilidade baseados em impedância ganharam relevância. Estes critérios, entretanto, requerem que as impedâncias da rede sejam conhecidas, as quais, por sua vez, podem ser identificadas pelos próprios conversores eletrônicos. Nesse sentido, esta dissertação tem como foco o estudo da estabilidade em um cenário de microrrede isolada, apoiando-se em três pontos principais: o método de identificação de impedâncias, o controlador de um conversor formador de rede e a avaliação da estabilidade de uma sistema formado por conversores interconectados. Para a identificação, o método de correlação, baseado na injeção de sequências binárias pseudoaleatórias, é utilizado. Em todos os casos testados, o método apresentou precisão satisfatória para a faixa de frequências compreendida entre duas vezes a componente fundamental e, pelo menos, um décimo da frequência de geração da sequência binária. Em relação ao segundo ponto, o controlador preditivo do tipo deadbeat é minuciosamente analisado e testado. Modelos de impedância são derivados para o conversor formador de rede, e o método de identificação é utilizado para medir experimentalmente sua impedância. Comparando a impedância medida com seu modelo analítico, foi possível diagnosticar e aprimorar o controlador, obtendo reduções significativas de distorção da tensão produzida em cenários com corrente distorcida. Por último, o método de identificação é empregado para a avaliação da estabilidade de um sistema composto pelo conversor formador de rede e um retificador ativo interconectados, destacando-se os desafios práticos envolvidos. Os métodos discutidos foram capazes de avaliar corretamente a estabilidade sistêmica; no entanto, margens de segurança devem ser utilizadas em aplicações reais devido a limitações na precisão da identificação para certas faixas de frequência. Além disso, mostrou-se que a presença de impedâncias passivas no sistema — como indutâncias de linha — tornam a avaliação da estabilidade mais desafiadora (AU)

• Processo FAPESP: 20/09598-0 - Identificação de estabilidade e ajuste automático de controladores de conversor eletrônico de potência em microrrede
• Beneficiário: Igor Alves Maronni
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado