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PROJETO, CONTROLE E IMPLEMENTAÇÃO DE UM STATCOM BASEADO NO CONVERSOR MODULAR MULTINÍVEL
Última alteração: 2021-09-20
Resumo
https://www.youtube.com/watch?v=Y967tsLkSZY
O sistema elétrico de potência moderno é caracterizado por uma grande inserção de fontes de energia renovável e cargas não-lineares. Neste contexto, o compensador estático síncrono (do inglês, STATCOM) pode fornecer grande quantidade de potência reativa e tem uma resposta dinâmica rápida. Desse modo, possibilita a integração de fontes de energia renovável e auxílio à rede elétrica durante faltas. Para aplicações de média e alta tensão, a utilização de conversores multiníveis é uma tendência. Esta pesquisa investiga a realização de um STATCOM a partir de um conversor modular multinível (MMC) com conexão em delta. O MMC é baseado na conexão cascata de conversores de baixa tensão (denominados submódulos) para obter um conversor de média tensão. É proposta uma metodologia para escolha dos componentes do conversor, além de uma estrutura de controle e modulação. Simulações computacionais no software PLECS permitem avaliar o funcionamento do MMC-STATCOM. As dinâmicas de corrente e tensão do MMC são avaliadas para as condições nominais de operação como STATCOM, compensando potência reativa capacitiva e indutiva. Em seguida, é desenvolvido um protótipo em escala reduzida de uma célula de um conversor MMC. A simulação apresentou o funcionamento esperado, com as tensões de submódulos permanecendo dentro dos limites estabelecidos no projeto (variação máxima de 10%), as correntes da rede e de cluster apresentando distorção harmônica inferior a 1%, e uma corrente circulante de baixa amplitude. Em seguida o projeto da placa de circuito impresso e construção de um submódulo foi realizada. Testes experimentais foram realizados para avaliar as dinâmicas de comutação, fluxo de corrente, isolação galvânica e proteção dos submódulos. Estes resultados experimentais validam as principais funções do submódulo. Desta forma, o presente projeto constitui uma etapa importante para o desenvolvimento em escala reduzida do conversor proposto.
O sistema elétrico de potência moderno é caracterizado por uma grande inserção de fontes de energia renovável e cargas não-lineares. Neste contexto, o compensador estático síncrono (do inglês, STATCOM) pode fornecer grande quantidade de potência reativa e tem uma resposta dinâmica rápida. Desse modo, possibilita a integração de fontes de energia renovável e auxílio à rede elétrica durante faltas. Para aplicações de média e alta tensão, a utilização de conversores multiníveis é uma tendência. Esta pesquisa investiga a realização de um STATCOM a partir de um conversor modular multinível (MMC) com conexão em delta. O MMC é baseado na conexão cascata de conversores de baixa tensão (denominados submódulos) para obter um conversor de média tensão. É proposta uma metodologia para escolha dos componentes do conversor, além de uma estrutura de controle e modulação. Simulações computacionais no software PLECS permitem avaliar o funcionamento do MMC-STATCOM. As dinâmicas de corrente e tensão do MMC são avaliadas para as condições nominais de operação como STATCOM, compensando potência reativa capacitiva e indutiva. Em seguida, é desenvolvido um protótipo em escala reduzida de uma célula de um conversor MMC. A simulação apresentou o funcionamento esperado, com as tensões de submódulos permanecendo dentro dos limites estabelecidos no projeto (variação máxima de 10%), as correntes da rede e de cluster apresentando distorção harmônica inferior a 1%, e uma corrente circulante de baixa amplitude. Em seguida o projeto da placa de circuito impresso e construção de um submódulo foi realizada. Testes experimentais foram realizados para avaliar as dinâmicas de comutação, fluxo de corrente, isolação galvânica e proteção dos submódulos. Estes resultados experimentais validam as principais funções do submódulo. Desta forma, o presente projeto constitui uma etapa importante para o desenvolvimento em escala reduzida do conversor proposto.
Palavras-chave
Eficiência. Conversor Modular Multinível. STATCOM.