Análise de estabilidade para inversores LCL conectados à rede elétrica baseada em expressões analíticas e estimativas de impedâncias no domínio síncrono DQ - Cardoso, Diego Oliveira (2024)
A diversificação na matriz energética vem impulsionando o surgimento de novas formas de geração de energia elétrica, frequentemente integradas à rede elétrica por meio do inversor. O controle desse dispositivo é, normalmente, projetado sem considerar o impacto da conexão com a rede. Uma abordagem para avaliar estabilidade de sistemas conectados que empregam inversores controlados no referencial síncrono dq é aplicar o critério generalizado de Nyquist (CGN) ao produto entre a matriz de impedância da rede e o inverso da matriz de impedância do inversor. Neste trabalho, propõe-se a obtenção das matrizes de impedância do inversor LCL e da rede elétrica. A matriz das impedâncias do inversor LCL é estabelecida por meio de uma expressão analítica. A matriz é acoplada e seus componentes apresentam picos de ressonância causados pelos elementos filtrantes. É realizado o estudo do impacto de três controladores diferentes na impedância do inversor. Dois deles são melhorias em relação a uma técnica de controle padrão. Os resultados obtidos com um sistema hardware-in-the-loop e uma configuração experimental validam os modelos desenvolvidos. Eles confirmam que o componente Zqq da matriz se comporta como um resistor negativo dentro da largura de banda da malha de captura de fase (PLL) de controle (CPLL), semelhante ao que é relatado para o inversor L. De maneira interessante, o componente Zqd também apresenta esse comportamento, o que pode prejudicar ainda mais a estabilidade externa do sistema. A matriz de impedância da rede é estimada utilizando sinais de perturbação, com níveis de corrente de referência pseudoaleatórios binários, impostos pelo inversor. Análises no domínio da frequência revelam a necessidade de um PLL exclusivo (EPLL) para a estimação dessa matriz, cuja banda passante deve ser projetada dentro de uma faixa de frequência menor do que aquelas de interesse na estimação. A seleção de uma banda mais larga pode levar a avaliações incorretas sobre a estabilidade do sistema.