Análise Comparativa dos Algoritmos de Sincronismo NRF-PLL e GDSC-PLL com implementação Hardware-in-the-loop
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Data
2021-10-04
Autores
Frank, Henrique
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Neste projeto foi realizada a comparação de dois algoritmos com implementação HIL (hardware-in-the-loop) para rastreamento de frequência e extração da componente fundamental da tensão da rede elétrica, o NRF-PLL e o GDSC-PLL. Primeiramente, é realizado um estudo sobre a metodologia e funcionamento de cada um desses algoritmos, em seguida, é descrita a implementação dos dois PLLs no Matlab, através da ferramenta Simulink, com testes de variação de frequência, tensão e inserção de harmônicos. Logo após, também foi realizada a implementação das duas metodologias no DSP LaunchXL F28379D, podendo-se observar o sincronismo e extração da componente fundamental com a fonte de tensão de entrada ideal, utilizando um gerador de sinais, e, em um segundo momento, com a fonte programável simulando a rede elétrica. Por fim, realizou-se a implementação dos sistemas em HIL, separando entre sistemas gerador-rastreador interligados via cabo, simulando um sistema físico real através da ferramenta Monitor & Tune do Simulink. Com a ferramenta, foi possível variar parâmetros de frequência e tensão do sistema em tempo real e analisar o comportamento através do scope e display. Esse trabalho tem como resultado uma série de testes de variação de frequência, tensão, faltas na rede e introdução de harmônicos, com a finalidade de comparar as duas técnicas de sincronismo citadas de maneira técnica e apresentar as conclusões. Além disso, também tem como função ampliar o conhecimento dos PLLs quanto às técnicas HIL, em que é possível projetar, testar e colocar em produção as soluções de maneira ágil e eficiente.
In this project, two algorithms were compared with hil (hardware-in-the-loop) implementation for frequency tracking and extraction of the fundamental component from the electrical network, the NRF-PLL and the GDSC-PLL. First, a study is carried out on the methodology and functioning of each of these algorithms, then the implementation of the two PLLs in Matlab is decribed, through the Simulink tool, with tests of frequency variation, voltage and harmonic insertion. After, the two methodologies were implemented in the LaunchXL F28379D DSP, being able to observe the synchronism and extraction of the fundamental with the ideal input voltage source, using a signal generator, and, in a second moment, with the programmable source simulating the electrical network. Finally, the systems were implemented in HIL, between generator-tracker systems interconnected via cable, simulating a real physical system through simulink's Monitor & Tune tool. With the tool, it was possible to vary frequency parameters and voltage of the system in real time and analyze the behavior through the scope and display. This work results in a series of tests of frequency variation, voltage, network faults and introduction of harmonics, with the purpose of comparing the two techniques of synchronism and presenting the conclusions. In addition, it also has the function of expanding the knowledge of PLLs regarding HIL techniques, in which it is possible to design, test and put into production the solutions in an agile and efficient way.
In this project, two algorithms were compared with hil (hardware-in-the-loop) implementation for frequency tracking and extraction of the fundamental component from the electrical network, the NRF-PLL and the GDSC-PLL. First, a study is carried out on the methodology and functioning of each of these algorithms, then the implementation of the two PLLs in Matlab is decribed, through the Simulink tool, with tests of frequency variation, voltage and harmonic insertion. After, the two methodologies were implemented in the LaunchXL F28379D DSP, being able to observe the synchronism and extraction of the fundamental with the ideal input voltage source, using a signal generator, and, in a second moment, with the programmable source simulating the electrical network. Finally, the systems were implemented in HIL, between generator-tracker systems interconnected via cable, simulating a real physical system through simulink's Monitor & Tune tool. With the tool, it was possible to vary frequency parameters and voltage of the system in real time and analyze the behavior through the scope and display. This work results in a series of tests of frequency variation, voltage, network faults and introduction of harmonics, with the purpose of comparing the two techniques of synchronism and presenting the conclusions. In addition, it also has the function of expanding the knowledge of PLLs regarding HIL techniques, in which it is possible to design, test and put into production the solutions in an agile and efficient way.
Descrição
Palavras-chave
Redes elétricas, Algoritmos, Redes elétricas Análise, Energia Fontes alternativas, Electric network analysis, Renewable energy sources