Inversor Fonte-Y multifuncional aplicado a sistemas de geração distribuída

Abstract

Este trabalho apresenta a análise, o projeto e o desenvolvimento de conversores baseados no emprego da rede de impedância do tipo Fonte-Y, com o objetivo de utilização em sistemas de geração distribuída de energia elétrica em redes de baixa tensão, operando como formador de rede (modo ilhado) ou seguidor de rede (conectado à rede elétrica). Além disso, há a proposição de estratégias de controle, fundamentadas pela Teoria de Potência Conservativa, que viabilizam a operação de tais conversores como prestadores de serviços ancilares. Nesse contexto, esse trabalho contribui com o estado do conhecimento na temática de conversores empregando redes de impedância magneticamente acopladas da classe Fonte-Y, preenchendo lacunas ainda existentes na literatura, relacionadas com a determinação e o aprimoramento de limitações operacionais, metodologias de projeto do estágio de potência, metodologia de projeto dos controladores, e ainda a exploração considerando características operacionais relacionadas com o provimento de serviços ainda não demonstradas para esta topologia na literatura. Resultados experimentais e de simulação são apresentados para validação da análise teórica e das estratégias de controle propostas.

This work presents the analysis, design, and development of converters based on the use of the Y-Source impedance network, with the objective of using distributed generation systems of electric energy in low voltage grids, operating as a grid-forming inverter (island mode) or grid-following inverter (connected to the electricity grid). Furthermore, there is a proposition of control strategies, based on the Conservative Power Theory, which enables the operation of such converters as providers of ancillary services. In this context, this work contributes to the state of knowledge in the field of power electronics converters employing Y-source class magnetically coupled impedance networks, filling gaps and challenges that still exist in the literature, related to the performance and improvement of operational limitations, design methodologies of the power stage, controller design methodology, and even the exploration considering operational characteristics related to the provision of services not yet demonstrated for this topology in the literature. Experimental and simulation results are presented to validate the theoretical analysis and the proposed control strategies