Controle descentralizado de unidades de GD

Transcrição

1 Controle descentralizado de unidades de GD Eletrônica de Potência para Redes Ativas de Distribuição Refs.:

2 Análise de controle descentralizado em µgrid 2 2

3 Interligação (típica) de GD à rede trifásica 3 3

4 Modelo de uma unidade de GD Pode- se controlar também esta tensão 4 4

5 Modelagem do sistema Espaço de estados 5 5

6 Medição de potências Da Teoria de Potência Instantânea: Limitando a largura de banda: 6 6

7 Controle de tensão Controladores de tensão: 7 7

8 Controle de tensão Controladores de tensão: PI 8 8

9 Controle de tensão Controladores de tensão: Desacoplamento 9 9

10 Controle de tensão Controladores de tensão: Feedforward 10 10

11 Controle de corrente Controladores de corrente: 11 11

12 Controle de corrente Controladores de corrente: PI Desacoplamento Feedforward 12 12

13 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 C V : saídas dos integradores dos controladores de tensão C C : saídas dos integradores dos controladores de corrente 13 13

14 Modelo de uma unidade de DG 14 14

15 Geração das referências de potência Método droop Fluxo de potência em redes predominantemente indutivas: 15 15

16 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 16 16

17 Controle de potência reativa Decaimento Q V 17 17

18 Controle de tensão (potência reativa) Decaimento Q V 18 18

19 Controle de potência ativa Decaimento P f 19 19

20 Controle de frequência (potência ativa) Decaimento P f 20 20

21 Controle por decaimento Droop: Droop opera como uma comunicação virtual entre várias unidades de GD Determinação das inclinações dos controles de droop: 21 21

22 Rede de distribuição com geração distribuída 22 22

23 Rede de distribuição com geração distribuída Problemas: 1. Como manter a rede estável quando ilhada? 2. Como equilibrar o carregamento das unidades de GD? 23 23

24 Rede de distribuição com geração distribuída Problema mais básico: 1. Como modelar a rede? 24 24

25 Modelagem de redes Sistema elétrico Muito grande Utiliza-se notação fasorial As dinâmicas rápidas são desprezadas 25

26 Modelagem de redes 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 o Simulação numérica (vários níveis de detalhes) Linearização (modelos de pequenos sinais das unidades de GD, cargas e alimentadores) 26

27 Modelo de uma unidade de GD 27 27

28 Modelo linearizado de uma unidade de GD 28 28

29 Rede de distribuição com geração distribuída Exemplo: 3 unidades de GD Alimentadores (RL) 3 cargas 29 29

30 Análise de estabilidade Autovalores (70% de carga) 30 30

31 Análise de estabilidade Controle de potência (2-10 Hz) 31 31

32 Análise de estabilidade Controle de tensão ( Hz) Controle de potência (2-10 Hz) 32 32

33 Análise de estabilidade Controle de corrente +filtros LCL+cargas (1-10 khz) Controle de tensão ( Hz) Controle de potência (2-10 Hz) 33 33

34 Análise de estabilidade Controle de corrente +filtros LCL+cargas (1-10 khz) Controle de tensão ( Hz) Pólos dominantes 34 34

35 Rede de distribuição com geração distribuída Pares de pólos dominantes em uma unidade de GD 500 W 20 kw 35 35

36 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 36 36

37 Estabilidade do modo de potência ativa Grandes sinais: Pequenos sinais: O ponto de operação pode ser extraído de um estudo de fluxo de potência o Ponto de operação: com Pólo: 37 37

38 Estabilidade do modo de potência reativa Grandes sinais: Pequenos sinais: O ponto de operação pode ser extraído de um estudo de fluxo de potência 38 38

39 Estabilidade dos modos de potência Observações: Regulação e dinâmica são controladas pela inclinação de decaimento Regulação é controladas pela inclinação de decaimento, mas o desempenho dinâmico não é controlável 39 39

40 Estabilidade dos modos de potência Observações: 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 40 40

41 Acoplamento entre os modos de potência Modelo acoplado (análise de sensibilidade) Medições: Modelo re-escrito: 41 41

42 Acoplamento entre os modos de potência Funções de droop: Modelo re-escrito: 42 42

43 Acoplamento entre os modos de potência Equação característica: 43 43

44 Análise do acoplamento entre os modos de potência Funções de sensibilidade: 44 44

45 Análise do acoplamento entre os modos de potência Amortecimento dos pólos dominantes: 45 45

46 Respostas dinâmicas 46 46

47 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 47 47

48 Acoplamento entre fluxos de potência ativa e reativa Droops convencionais 48 48

49 Acoplamento entre fluxos de potência ativa e reativa Limite de transferência de potência S sc : potência de curtocircuito qθ z : ângulo de linha 49 49

50 Acoplamento entre fluxos de potência ativa e reativa Exemplo para uma linha de alta tensão Simetria em P 50 50

51 Acoplamento entre fluxos de potência ativa e reativa Exemplo para uma linha de média tensão Sem simetria 51 51

52 Acoplamento entre fluxos de potência ativa e reativa Exemplo para uma linha de baixa tensão Simetria em Q 52 52

53 Fluxos de potência ativa e reativa Em uma linha de baixa tensão 53 53

54 Droops 54 54

55 Droops 55 55

56 Acoplamento entre fluxos de potência ativa e reativa 56 56

57 Microrede exemplo 57 57

58 Estratégias de controle Droop induevo: Droop resisevo: 58 58

59 Desempenho de diferentes estratégias de controle 59 59

60 Desempenho de diferentes estratégias de controle em diferentes cenários 60 60