Controle inercial e de frequência baseado em gerador síncrono virtual aplicado à geração fotovoltaica de grande porte para o suporte ao restabelecimento de sistemas de potência - Feldmann, Darlei (2020)
O crescimento da geração renovável, incluindo as plantas fotovoltaicas de grande porte, resultou em desafios para o planejamento e operação dos sistemas elétricos de potência contemporâneos. A inserção da geração baseada em conversores estáticos, como a geração fotovoltaica, dificulta o restabelecimento (no inglês, black-start) dos sistemas de potência devido à baixa inercia equivalente do sistema, deterioração do desempenho do controle primário de frequência, número reduzido de unidades de suporte ao black-starte energização de grandes cargas. Neste contexto, este trabalho propõe uma abordagem operacional e de controle para a geração fotovoltaica centralizada fornecer resposta inercial e suporte ao controle de frequência apenas durante o processo de restabelecimento dos sistemas elétricos de potência. A estratégia operacional proposta, cria uma margem de potência através da operação descarregada da geração fotovoltaica. O controle proposto, baseado em gerador síncrono virtual e controlador do tipodroop, utiliza esta margem de potência para fornecer resposta inercial e suporte ao controle primário de frequência apenas durante o processo de restabelecimento do sistema. O trabalho também propõe uma formulação analítica para avaliar o impacto do ponto de operação dos módulos fotovoltaicos na dinâmica das unidades fotovoltaicas. Um estudo envolvendo o modelo linear do sistema também é realizado para identificar os parâmetros do sistema que mais afetam a frequência do sistema durante a operação das unidades fotovoltaicas no ponto de máxima potência dos módulos fotovoltaicos. Os resultados obtidos por meio de simulações no domínio do tempo mostram que a geração fotovoltaica é capaz de fornecer suporte ao black-start de sistemas elétricos, melhorando de forma significativa a resposta inercial e o controle de frequência do sistema. As análises dinâmicas realizadas mostraram que a região operacional dos módulos fotovoltaicos afeta significativamente a dinâmica do balanço de potência da unidade fotovoltaica e, consequentemente, a dinâmica da tomada de carga dos módulos fotovoltaicos. As análises realizadas no modelo linear do sistema mostraram que os parâmetros do controlador PI usado para regular a tensão do barramento CC afetam significativamente a dinâmica da resposta da frequência do sistema e, consequentemente, a estabilidade do sistema.