Controladores distribuídos de trânsito de energia elétrica

Ivo Manuel Valadas Marques Martins

Key information

Authors:

Ivo Manuel Valadas Marques Martins (Ivo Manuel Valadas Marques Martins)

Supervisors:

José Fernando Alves da Silva (José Fernando Alves da Silva); Isménio Lourenço Eusébio Martins (Isménio Lourenço Eusébio Martins)

Published in

02/11/2016

Abstract

Os sistemas de transmissão de energia elétrica são atualmente levados a operar próximo dos seus limites operacionais, sendo essencial que sejam capazes de acomodar diversidade dos padrões de geração e carga. Neste contexto, o trânsito de energia elétrica deve ser controlado permitindo otimizar a utilização da rede elétrica e a sua capacidade de transmissão de energia. Embora existam diversas tecnologias para comandar/gerir o trânsito de energia elétrica, restrições construtivas implicam a procura de soluções de fiabilidade elevada. Esta tese visa desenvolver um Controlador Distribuído de Trânsito de Energia (DPFC), baseado em módulos com conversores eletrónicos comutados de baixa potência, capaz da regulação independente e distribuída das potências ativa P e reativa Q. A potência ativa para regulação na harmónica fundamental é obtida injetando na linha uma corrente de terceira-harmónica e modulando a tensão no conversor eletrónico para regular a tensão contínua do conversor. Os controladores propostos são validados com simulações numéricas e resultados experimentais obtidos com um protótipo laboratorial de DPFC para controlo do trânsito de energia em redes elétricas. O protótipo laboratorial usa apenas um DPFC, comandado por um sistema de processamento digital de sinal, aplicado a uma rede elétrica de baixa tensão. Currently, electrical power transmission systems are required to operate close to their operational limits, and it is essential to be able to accommodate the diversity of generation and load. In this context, power flow must be controlled allowing to optimize the use of the power network and its power transmission capacity. Although several technologies to control/manage power flow have been proposed, constructive restrictions imply the search of high reliability solutions. This thesis aims to develop a Distributed Power Flow Controller (DPFC), based on low power switched converters modules, capable of independent and distributed control of active P and reactive Q power flow. The regulating active power at fundamental frequency is obtained injecting a third-harmonic current into the line and modulating the AC output voltage on the converter to regulate the DC voltage of the converter. The proposed controllers are validated with numerical simulations and experimental results obtained with a DPFC laboratorial prototype to control power flow in electrical networks. The proof-of-concept laboratorial prototype uses only one DPFC, controlled by a digital signal processing system, applied to an electrical low-voltage network.