Uma contribuição ao modelamento e controle do inversor fonte de impedância aplicado no processamento de energia elétrica proveniente de fontes alternativas

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Júnior, Mário Luis Botêga
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: controle por orientação de tensão; impedance source inverter; inversor fonte de impedância; VOC; voltage-oriented control; ZSI
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18153/tde-27072023-162705/

O aumento da geração de energia elétrica a partir de fontes renováveis tem estimulado a pesquisa e o desenvolvimento de conversores eletrônicos de potência para o processamento da energia proveniente destas fontes e para a conexão destes geradores na rede elétrica. A solução tradicional para estas aplicações utiliza um conversor eletrônico de potência de duplo estágio, sendo o primeiro um conversor CC/CC e o segundo um CC/CA. A necessidade de dois conversores obviamente acarreta um aumento na complexidade do circuito, no volume do circuito, nas perdas e no custo da implementação. Com a disseminação da geração distribuída, principalmente da microgeração, os aumentos destes quesitos penalizam a instalação de novas unidades geradoras. Neste contexto, esta tese de doutorado aborda um conversor CC/CC + CC/CA de estágio único, proposto no início dos anos 2000, denominado conversor Z, que se mostra uma solução interessante para conexão na rede elétrica de geradores distribuídos. No entanto, este conversor ainda não foi devidamente modelado, considerando todas as não linearidades decorrentes do acoplamento entre os lados CC e CA. Esta tese apresenta o modelo matemático completo deste conversor nos sistemas abc, αβ e dq, evidenciando o acoplamento entre os lados CC e CA, bem como deduz a expressão completa do ganho de tensão, evidenciando a limitação deste quando se considera todas as perdas do conversor. Além da análise matemática completa, outra contribuição deste trabalho trata das estratégias e análises das malhas de controle do lado CC e do CA. Particularmente no controle do lado CA, é proposta uma estratégia por orientação de tensão (VOC – Voltage Oriented Control) para o inversor Z quando conectado na rede elétrica, a qual ainda não foi considerada para este conversor, a qual reduz o esforço matemático e computacional necessários ao controle da potência injetada na rede elétrica por um conversor eletrônico.