Desenvolvimento do condicionador paralelo de um iUPQC com armazenamento local de energia aplicado a uma microrrede

Abstract

A Qualidade de Energia Elétrica (QEE) é um tema que tem vindo a tornar-se cada vez mais relevante, devido à necessidade de um fornecimento de energia elétrica com qualidade para um correto e eficiente funcionamento dos equipamentos eletrónicos cada vez mais sensíveis e complexos. Tem sido feito um maior investimento na investigação de soluções que possam melhorar a QEE de forma a reduzir os prejuízos provocados por estes problemas. Nessas soluções encontram-se equipamentos de eletrónica de potência que mitigam os problemas de QEE, entre eles o Condicionador Unificado de Qualidade de Energia com controlo invertido (iUPQC). Esta dissertação aborda parte desta topologia recente, sendo o foco principal de estudo o condicionador ativo paralelo trifásico de um iUPQC com interface com baterias para ser integrado numa microrrede. O iUPQC é um equipamento constituído por um Filtro Ativo Série (FAS) e um Filtro Ativo Paralelo (FAP). A principal diferença entre esta topologia e o UPQC é que ao contrário do UPQC que utiliza o FAS para compensar problemas relativos à tensão e o FAP para compensar problemas relacionados com a corrente, o iUPQC utiliza um controlo invertido, utilizando assim o FAP para mitigar os problemas relacionados com a tensão e o FAS para mitigar os problemas da corrente. O objetivo principal deste controlo invertido é permitir que o este seja mais simples, pois irá utilizar referências sinusoidais, em vez de sintetizar as componentes de compensação, sendo estas não sinusoidais. O objetivo principal desta dissertação é implementar algoritmos de controlo para o condicionador ativo paralelo trifásico do iUPQC, de forma a produzir tensões trifásicas com altos padrões de qualidade de energia elétrica, como também para o conversor CC-CC bidirecional que tem como função efetuar a carga/descarga das baterias. No conjunto, o sistema irá permitir gerar as tensões trifásicas para alimentar as cargas da microrrede, com energia proveniente das baterias.

Power Quality (QEE) is a topic that has been growing in importance, due to the need for a good quality power supply for the correct and efficient operation of increasingly sensitive and complex electronic equipment. Therefore, there has been a greater investment in research into solutions that can improve the quality of electrical power in order to reduce the losses related to these problems. Among these solutions are power electronics equipment that mitigates power quality problems, among them the Unified Power Quality Conditioner with inverted control (iUPQC). This dissertation addresses part of this recent topology, the focus being the Shunt Active Filter (FAP) of an iUPQC interfaced with batteries to be integrated into a microgrid. The iUPQC is a device consisting of a Series Active Filter (FAS) and a Shunt Active Filter (FAP). The main difference between this topology and the UPQC is that, unlike the UPQC which uses the FAS to compensate voltage related problems and the FAP to compensate current related problems, the iUPQC uses a reverse control, thus using the FAP to mitigate voltage related problems and the FAS to mitigate current problems. The main purpose of this inverted control is to allow the control to be simpler, as it will use sinusoidal references instead of synthesizing the compensation components, these being non-sinusoidal. The main objective of this dissertation is to implement control algorithms for the iUPQC three-phase parallel active conditioner, to produce three-phase voltages with high power quality standards, as well as for the bidirectional DC-DC converter that has the function of charging/discharging the batteries. Altogether, the system will allow the generation of three-phase voltages to supply the microgrid loads, with energy from the batteries.