Photovoltaic distributed generation system integrated by a single-phase-to-three-phase unified power quality conditioner applied in rural or remote areas

Autor: Pelz, Guilherme Masquetti
Přispěvatelé: Silva, Sérgio Augusto Oliveira da, Sampaio, Leonardo Poltronieri, Morais, Lenin Martins Ferreira, Campanhol, Leonardo Bruno Garcia
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Este trabalho apresenta o estudo e a implementação de um sistema de geração distribuída composto por um sistema fotovoltaico (PV) de duplo estágio, o qual opera integrado a um sistema local de distribuição de energia trifásico a quatro fios implementado por meio de um condicionador unificado de qualidade de energia (UPQC) monofásico-trifásico. O sistema proposto, denominado neste trabalho de PV-UPQC-Mono-Tri, além de processar a energia gerada por um arranjo PV, é indicado a atender cargas trifásicas a quatro fios de consumidores de áreas remotas e/ou rurais onde, por razões econômicas, somente o sistema de distribuição monofásico está disponível. Simultaneamente, o sistema realiza a função de mitigar problemas de energia comuns em áreas rurais ou remotas, tais como afundamentos e elevações de tensão, regulação de tensão, dentre outros, além de corrigir o fator de potência da rede. O PV-UPQC-Mono-Tri opera no modo de compensação dual, ou seja, o conversor série monofásico é controlado para operar como uma fonte de corrente senoidal, enquanto o conversor paralelo trifásico é controlado a operar como uma fonte de tensão senoidal, regulada e equilibrada. Para garantir que a corrente drenada ou injetada na rede, bem como as tensões fornecidas às cargas locais sejam senoidais, controladores multi-ressonantes por realimentação de estados são implementados. O acoplamento entre o arranjo PV e o barramento c.c. do PV-UPQC-Mono-Tri é realizado por um conversor c.c./c.c. Boost, o qual é responsável pelo controle da tensão do arranjo PV, de acordo com a referência de tensão calculada pelo algoritmo MPPT P&O. Para o controle da tensão do arranjo PV é utilizado um controlador PI multimalhas, e procedimentos de projeto para este controlador são detalhadamente apresentados. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para avaliar os desempenhos estáticos e dinâmicos do sistema PV-UPQC-Mono-Tri proposto. This work presents the study and computational development of a distributed generation system composed of a two-stage photovoltaic system, which operates integrated by a four-wire three-wire local distribution system implemented by means of a single-phase-to-three-phase Unified Power Quality Conditioner. The proposed system, called PV-UPQC-Mono-Tri, in addition to allowing the photovoltaic power generation, is indicated to feed three-phase four wire loads for applications in rural or remote areas in which, for economic reasons, only single-wire earth return is accessible to the consumer. Simultaneously, the proposed system improves the power quality supplied to the consumer, as sags, swells, voltage regulation, among others, and, at the same time, drains or injects current in the single-phase grid with high power factor and low THD. A dual compensating strategy is adopted to operate the PV-UPQC-Mono-Tri system, where the parallel converter is controlled to act as a sinusoidal voltage source, while the series converter is controlled to operate as a sinusoidal current source. To ensure that the grid current and the voltage provided to the loads are sinusoidal, multi-resonant state-feedback, controllers are implemented. The coupling between the PV-UPQC-Mono-Tri DC-bus and de PV array is implemented by a DC-DC Boost converter, which is responsible for the PV array voltage control, according to the reference voltage calculated by the P&O MPPT algorithm. To control the PV array voltage, is used a multi-loop PI controller, and design procedures to this controller are presented. Simulation and experimental results are presented to evaluate both static and dynamic performances of the proposed PV-UPQC-Mono-Tri system.
Databáze: OpenAIRE
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