Orientadora: Prof. Dr. Ahda Pionkoski Grilo Pavani / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2017. / A conexao de geradores distribuidos a rede eletrica permite o aproveitamento de fontes dispersas de energia e pode tambem trazer outros beneficios como o aumento da confiabilidade da rede de distribuicao. Este aumento da confiabilidade se da quando a conexao com a concessionaria e perdida devido a algum problema e, entao, as cargas passam a serem alimentadas pelos geradores distribuidos conectados a rede, pratica denominada ilhamento intencional. No entanto, para a operacao ilhada dos geradores distribuidos e fundamental que a desconexao da rede da concessionaria seja identificada e o modo de controle dos geradores seja alterado. Esta identificacao da mudanca do estado da rede pode ser facilmente realizada quando a rede e provida de um sistema de comunicacao, que permite a comunicacao entre todos os dispositivos de protecao. Porem, esta ainda e uma solucao cara, que inviabilizaria a operacao ilhada de varios geradores distribuidos. Desta forma, neste trabalho e desenvolvida uma metodologia para identificacao das condicoes de operacao da rede que nao dependente de um sistema de comunicacao. A tecnica desenvolvida e classificada como local ativa, uma vez que e baseada em medicoes de variacoes de tensao (¿¢V) e frequencia (¿¢f), e, quando necessaria, uma variacao na potencia de referencia (¿¢P) do gerador e usada para verificar o estado da rede. Com isso, a tecnica e bastante eficaz nas diferentes condicoes de operacao da rede eletrica e pode ser utilizada tanto para identificar a ocorrencia de ilhamento quanto para identificar uma reconexao do gerador a rede da concessionaria. / The connection of distributed generators to the grid allows the use of dispersed sources of energy and may bring other benefits such as increasing the reliability in the distribution network. This increase in reliability occurs when the connection to the utility is lost due to some problem and distributed generators connected to the network then supply the loads; practice named intentional islanding. However, for the islanded operation of the distributed generators it is essential that the disconnection of the utility network is identified and the mode of control of the generators is changed. This identification of the operating condition can easily be performed when the network is provided with a communication system, which allows communication between all protection devices. However, this is still an expensive solution, which would limit the islanded operation of several distributed generators. Thus, in this work a methodology is developed to identify the operating conditions of the network that does not depend on a communication system. The developed technique is classified as active, since it is based on voltage (ÄV) and frequency (Äf) measurements, and, when it is necessary, a change in reference power (ÄP) of the generator is used to check the status of the network. Thus, the technique is quite effective in the different operating conditions of the electrical network and can be used both to identify the occurrence of islanding and to identify a reconnection of the generator to the utility network.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The new design of electric power system, called Smart Grid, has emerged as a new challenge especially for power distribution networks, which need to promote greater functionality such as real-time monitoring of the information about the energy consumption of consumers, the massive automation with smarter equipment and devices, monitoring and quick action when facing problems, connection of distributed generation, among others. The connection of distributed generation sources such as wind and solar power in the distribution network is becoming an increasingly common practice and it has great influence on several aspects of the distribution network, especially in system reconfiguration. The initial topology of the feeders may not be ideal after the connection of the power generation, as well as the power flow is modified by the distributed generation. In this sense, this Master Thesis presents a methodology for the management of distribution networks through reconfiguration of the network topology and the power injection of distributed generators based on wind, photovoltaic and hydroelectric generation. The solution of the reconfiguration problem is based on heuristic technique Branch Exchange, which seeks to optimize multiple objectives. To select the networks configuration the multi-criteria decision AHP (Analytic Hierarchy Process) method is used. To illustrate the efficiency of the methodology the results for a real network of an electric utility are presented, considering different scenarios of load and distributed generation availability, as well as validation of the results by the exhaustive search method. / A nova concepção do sistema elétrico de potência, chamada Smart Grid, surgiu como um novo desafio especialmente para as redes de distribuição de energia, as quais necessitam promover maiores funcionalidades como o acompanhamento em tempo real das informações sobre o consumo de energia dos consumidores, a massiva automação com dispositivos e equipamentos mais inteligentes, o monitoramento e atuação rápida frente a problemas, a conexão de geração distribuída, entre outros aspectos. A conexão de fontes de geração distribuída como a eólica e fotovoltaica na rede de distribuição vem se tornando uma prática cada vez mais comum e tem grande influência sobre vários aspectos da rede de distribuição, sobretudo na reconfiguração do sistema. A topologia inicial dos alimentadores pode não ser a ideal após a conexão das centrais de geração, uma vez que o fluxo de potência é modificado com a presença da geração distribuída. Neste sentido, este trabalho apresenta uma metodologia para o gerenciamento das redes de distribuição através da reconfiguração da topologia dos alimentadores e da conexão de geradores distribuídos baseados na geração eólica, fotovoltaica e hidráulica. A solução do problema de reconfiguração é baseada na técnica heurística Branch Exchange, onde se procura a otimização de múltiplos objetivos. Para a seleção das configurações das redes é utilizado o método de tomada de decisão multicriterial AHP (Analytic Hierarchy Process). A fim de ilustrar a eficiência da metodologia, são apresentados os resultados para uma rede real de uma concessionária de energia elétrica, considerando diferentes cenários de carga e de disponibilidade de geração dos geradores distribuídos, bem como a validação dos resultados através do método de busca exaustiva.

This work presents a methodology for detecting islanding in distributed generation systems - DG - which use internal combustion engines as primary sources and synchronous generators connected directly to grid. The proposed method considers the characteristics of this type of DG, and is based on the analyses of the injected power and voltage level to disable or enable the under/over frequency protection. The proposed protection scheme considers the frequency as the main electrical signal, and has three stages: the first stage is disabled when power injected oscillations are detected, in the others cases, the stage is enabled; the second stage is normally disabled, it will be enabled when a balanced voltage is detected after a unbalanced voltage condition and the third stage is normally enabled and is used to detect large frequency deviations. The proposed protection was tested over diferentes events, islanding with different load and generation levels, temporary short-circuit and islanding during short-circuit. The results show the efficiency and reliability in detecting islanding, presenting no false detections. / Esse trabalho apresenta uma metodologia para detecção de ilhamento e proteção de sistemas de Geração Distribuída - GD - as quais utilizam motores de combustão interna como fontes primárias e possuem alternadores síncronos conectados diretamente na rede elétrica. A metodologia proposta leva em consideração as características desse tipo de GD, e baseia-se na análise da potência gerada e nos níveis de tensão para bloquear ou habilitar proteção de sub e sobre-frequência. O esquema de proteção proposto utiliza a frequência como grandeza elétrica principal, e possui três estágios: o primeiro é bloqueado quando oscilações na potência injetada na rede pela GD forem detectadas, nos outros casos, o estágio permanece ativo; o segundo estágio está normalmente bloqueado, sendo desbloqueado quando as tensões sofrerem desequilíbrios e passarem a apresentar tensões de linha equilibradas e o terceiro estágio atua sem bloqueios para grandes desvios de frequência. A metodologia proposta foi testada para diferentes cenários, como ilhamento em diferentes níveis de geração e carga, curtos-circuitos momentâneos e curtos-circuitos seguidos de ilhamento. A metodologia mostrou-se eficiente e confiável na detecção de ilhamento, não apresentando atuações indevidas.

A presente tese busca desenvolver uma metodologia para o gerenciamento e controle de uma geração distribuída que utiliza como fonte principal células a combustível do tipo PEM (Proton Exchange Membrane). A finalidade do trabalho consiste em analisar, controlar e gerenciar a operação da célula a combustível (CaC) nas operações ilhada e conectada em relação à rede de distribuição. Nos primeiros capítulos do texto é elaborada uma revisão acerca do princípio de funcionamento e do modelo da CaC. Após este estágio inicial, são analisadas e modeladas as estruturas dos estágios CC e CA que compõem a geração distribuída. Para o modo conectado é desenvolvida uma estratégia para o controle da tensão do link CC que, a partir da regulação da corrente do estágio CA, permite o gerenciamento da potência fornecida pela CaC. Sequencialmente ao texto e com a adição do estágio de armazenamento de energia, é apresentada uma proposta que vincula a dinâmica da CaC com a estrutura de gerenciamento do estágio CC e CA. Esse fato garante que a alteração do ponto de operação da CaC seja descrito conforme uma dinâmica predeterminada, garantindo assim que transitórios não sejam absorvidos pela CaC. Como parte final da tese, é desenvolvida uma estratégia para a inicialização da CaC, a qual associa o próprio comportamento da célula e o estágio de armazenamento de energia. Os resultados apresentados ao longo do texto mostram que as estruturas propostas tornam a CaC menos sensível a transitórios de carga, além de serem capazes de deslocar (gerenciar) o ponto de operação da célula. Ao final de cada capítulo, são apresentados resultados experimentais e de simulações que auxiliam o entendimento e suportam as propostas do trabalho. / This thesis proposes a methodology for management and control of distributed generation with a Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) as the main source. Additionally, the analysis of performance is used when the PEM fuel cell operates in two different operation modes, i.e. in grid-connected and stand-alone modes. In the first chapters, a review of main features and a mathematical model of fuel cells are presented. Sequentially, the theoretical models of the DC- and AC-power converters are analyzed. For grid-connected operation mode, a strategy based on the DC-link voltage control is proposed via current regulation of the AC stage affording thus the management of the power produced by the fuel cell. Additionally, with the use of the storage devices, a proposal that associates the dynamics of the PEM fuel cell with the DC and AC stages is shown. This fact ensures that the movement of the fuel cell operating point is described within a predetermined dynamic, ensuring that transients are not absorbed by the fuel cell. Finally, a strategy for the startup of fuel cell in association with the energy storage stage is developed. The results show that the proposed structures makes the cell less sensitive to the load transient, in order to move (manage) the fuel cell operating point. At the end of each chapter, experimental and simulation results are presented to support the proposed approach.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The electricity generation in Brazil comes mainly from hydroelectric potential. Despite the importance of these sources, Brasil has several alternatives for electric power generation, such as those derived from biomass. However, the effective use of the potential of biomass is limited by the lack of information. In this context, in which the Brazilian energy matrix has heavy dependence on hydroelectric plants, whose potential disbelieve, it is necessary to take advantage of new alternatives for supplying electricity. In this sense, the objective of this study focuses on analyzing the impact of microturbines connection in the distribution system that generate energy from biogas utilization of landfill, but specifically, the landfill of Santa Maria city (Rio Grande do Sul, Brasil). Procedures for achieving this purpose consists in estimating the production of biogas in the landfill, model the microturbine and to model of the distribution system. These procedures allow the construction of the power distribution system planning scenarios, for 40 years of biogas in the landfill. After this, is done on a financial analysis of the investment return to the period of 40 years. As a result, there were positive impacts in the distribution system when the distribution generation provided energy to the grid, such as improved voltage profile in each year of simulation (2015-2055) and reduction of technical losses. Furthermore, this study have shown to be viable to different investment scenarios. When they met certain minimum annual adjustments in the price of electricity (kWh) and the price of traded carbon credits. / A geração de energia elétrica no Brasil provém essencialmente do potencial hidráulico. Apesar da importância dessa fonte, o Brasil dispõe de várias alternativas para geração de energia elétrica, como as derivadas da biomassa. Diante deste cenário, em que a matriz energética brasileira tem forte dependência de hidrelétricas, é necessário buscar novas alternativas de fornecimento de energia elétrica. Neste sentido o objetivo desta dissertação é analisar o impacto técnico e econômico da conexão de microturbinas no sistema de distribuição, gerando energia a partir do aproveitamento do biogás de aterros sanitários, mais especificamente, do aterro sanitário da cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brasil. As etapas de análise para alcançar este objetivo consistem em estimar a produção de biogás no aterro sanitário, fazer a modelagem da microturbina, efetuar a modelagem do sistema de distribuição. Estas etapas permitem construir cenários de planejamento do sistema de distribuição, para 40 anos de produção de biogás no aterro. Após, isso, é feita uma análise de retorno financeiro do investimento para o ciclo dos 40 anos de produção de biogás. Como resultados, observaram-se impactos positivos no sistema de distribuição quando a GD forneceu energia à rede, como melhoria no perfil de tensão em todos os anos de estudo de caso (2015 a 2055) e redução de perdas técnicas. Além disso, os estudos mostraram-se viáveis para diferentes cenários de investimento, quando atendidos certos reajustes anuais mínimos do preço da energia elétrica (kWh) e do preço do crédito de carbono comercializado.

Submitted by FRANCISCO SÉRGIO DOS SANTOS null (fsergio.santos@gmail.com) on 2017-06-23T13:10:13Z No. of bitstreams: 1 TESE_FRANCISCO_SERGIO_DOS_SANTOS.pdf: 6603447 bytes, checksum: a50e5f7ef38c8d0f9877a04d8d72b92e (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-06-23T17:33:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_fs_dr_bot.pdf: 6603447 bytes, checksum: a50e5f7ef38c8d0f9877a04d8d72b92e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-23T17:33:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_fs_dr_bot.pdf: 6603447 bytes, checksum: a50e5f7ef38c8d0f9877a04d8d72b92e (MD5) Previous issue date: 2017-05-19 / Rede de computadores são elementos fundamentais no processo de comunicação. Esses componentes exigem o acompanhamento constante de suas tarefas e são administrados por sistemas de informações que coletam os dados diariamente, para orientar os analistas de suporte na correção das falhas na infraestrutura e a ferramenta utilizada na gestão de recursos de rede de computadores é o protocolo SNMP. As infraestruturas de geração de energia elétrica também são elementos complexos e necessitam de acompanhamento. São utilizados sistemas de informação que disponibilizam dados para os usuários e responsáveis técnicos para avaliarem o funcionamento e corrigir as possíveis falhas. As redes de computadores e os sistemas de geração distribuídas estão convergindo para o ambiente do usuário, e as ferramentas de gestão são importantes são mecanismos na gestão da produção e consumo de energia elétrica. Assim, este trabalho tem como objetivo desenvolver um sistema de monitoramento on line para sistema de microgeração fotovoltaica utilizando o protocolo de rede de computadores Single Network Management Protocol (SNMP) para realizar a interface de comunicação com as variáveis de medições elétricas e meteorológicas. O desenvolvimento do projeto compõe dois componentes: hardware e software. O software é composto de dois módulos um para ser utilizado na Web, aplicações Desktop para uso em computadores que suportem sistemas operacionais como o Windows, Linux ou Mac e em dispositivos móveis. As funcionalidades programadas são cadastros das informações para o funcionamento do sistema, relatórios e gráficos que disponibilizam as informações ordenadas em vários níveis, diariamente, semanalmente, anualmente. Nos componentes de hardware foram utilizados cinco microcontroladores Atmel AVR, (Arduino) todos ligados à sensores e programados para a leitura de geração e consumo de energia elétrica e variáveis ambientais, como velocidade do vento, radiância solar, temperatura e níveis de chuva no período, e controle do sistema de bombeamento com duas motos bombas. Todos os experimentos foram realizados na central de microgeração distribuída fotovoltaica (MGD-PV) do Sítio Modelo da fazenda Lageado e no Laboratório de Energias Renováveis do Departamento de Engenharia Rural, nas Faculdades de Ciências Agronômicas da UNESP, campus de Botucatu. O laboratório de Energias Renováveis é o Servidor do sistema e as distâncias são muito variáveis entre todos os microcontroladores, de 32 metros a 260 metros e para realizar o processo de coleta dos dados nos diversos pontos e suprir essa distância foi necessário a construção e configuração de uma infraestrutura de comunicação baseada nas tecnologias ZigBee, para conectar os cincos microcontroladores. Os dados são coletados em intervalos regulares de cinco minutos, às variáveis ambientais são acompanhadas vinte e quatro horas por dia e às variáveis de geração de energia elétrica entre sete da manhã e dezessete horas da tarde. Os dados foram coletados entre setembro de 2016 e fevereiro de 2017. Os componentes de hardware e de software apresentaram rendimentos satisfatórios no processamento das informações através da interface criada pelo protocolo SNMP na comunicação e nas transmissões dos dados gerados pelos sensores, na configuração e mapeamento os objetos para construção da MIB para serem utilizados nas medições elétricas e variáveis ambientais. / Computer networks are fundamental elements in the communication process. Such components demand constant supervision of their tasks and are managed by information systems, which daily collect data to guide support analysts when correcting glitches in the infrastructure. Protocol SNMP is the tool used for managing resources of the computer network. The infrastructures of electric energy generation are also complex elements and require monitoring. Information systems are utilized, which provide data to users and technical professionals, so they can evaluate functioning and correct possible errors. Computer networks and systems of distributed generation are converging towards the user’s environment, so, management tools are important mechanisms in the control of production and consumption of electric energy. Thus, this work aims at developing an online monitoring system for photovoltaic microgeneration using the Single Network Management Protocol (SNMP) to perform the communication interface with the variables of electrical and metereological measurements. The project development is composed of two elements: hardware and software. The software consists of two modules: one to be used on the Web, Desktop apps for use in computers that can carry operational systems such as Windows, Linux or Mac and one to be used in mobile devices. Programmed functionalities include information register for the functioning of the system; reports and graphs that show information ordained in several levels, daily, weekly and annually. As to hardware, we used five microcontrolers Atmel AVR, (Arduino) connected to sensors and programmed for reading the production and consumption of electric energy as well as environmental variables, such as wind speed, solar radiance, temperature and rain levels during the period and control of the pumping system with two motor pumps. All experiments were carried out at the Distributed Photovoltaic Microgeneration Central (MGD-PV) on a Model Farm and at the Renewable Energies Laboratory of the Agronomy College at UNESP, in Botucatu. The Renewable Energies Laboratory is the server of the system and the distances among all microcontrolers vary from 32 to 260 meters. Therefore, in order to collect data from several locations and neutralize such distance, we needed to build and configure a communication infrastructure based on ZigBee technologies to connect the five microcontrolers. Data are collected during five-minute intervals; environmental variables are followed twenty four hours a day and the variables of electric energy production between 7am and 5pm. Data were collected between September 2016 and February 2017. Hardware and software components showed satisfactory performance at processing information through the interface created by the SNMP protocol regarding communication and transmission of the data generated by sensors as well as on the configuration and mapping objects for the construction of the MIB to be used in electrical measurements and environmental variables.

Submitted by SAULO GOMES MOREIRA null (saulo.moreira@ufms.br) on 2017-07-10T19:51:39Z No. of bitstreams: 1 Tese - Saulo Gomes Moreira - versão final.pdf: 2776138 bytes, checksum: 0b13189e5f5b94bb917bb0912bd62b0f (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-07-13T20:43:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 moreira_sg_dr_ilha.pdf: 2776138 bytes, checksum: 0b13189e5f5b94bb917bb0912bd62b0f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-13T20:43:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 moreira_sg_dr_ilha.pdf: 2776138 bytes, checksum: 0b13189e5f5b94bb917bb0912bd62b0f (MD5) Previous issue date: 2017-06-02 / No planejamento da integração de fontes de geração distribuída no sistema de distribuição em baixa tensão é fundamental que haja a investigação dos efeitos provocados nas condições operacionais da rede, tais como níveis de tensão e carregamento de transformadores. Com vista ao potencial aumento da geração fotovoltaica no cenário brasileiro e à iminente migração tecnológica das redes tradicionais para as chamadas redes inteligentes, a resposta da demanda se apresenta como uma das estratégias para possibilitar uma integração eficiente de recursos energéticos distribuídos. Na aplicação de um programa de resposta da demanda, especificamente para o cenário de uma distribuidora, permitiu-se concluir, através da utilização de dados reais, que no processo de planejamento de integração de novas fontes de geração de natureza fotovoltaica, a aplicação de uma estrutura tarifária com custos diferenciados horários baseados no custo marginal de capacidade do sistema, possibilita que sejam observadas melhores condições operacionais da rede. A aplicação da nova estrutura tarifária horária indica uma significativa alteração no perfil de carga esperado dos consumidores de baixa tensão o que refletiu em melhores valores de níveis de tensão e aumento da capacidade livre do transformador em integrar novas fontes distribuídas no sistema. / In planning the integration of distributed generation sources in the low voltage distribution system, it is essential to investigate the effects caused by the network operating conditions, such as voltage levels and transformer loading. By the point of view of the potential increase in photovoltaic generation for the Brazilian scenario and the imminent technological migration of traditional networks to the so-called Smart Grids, demand response is one of the strategies to enable the efficient integration of distributed energy resources. By applying a demand response program, specifically for the scenario of a distribution company, it was possible to conclude, by using real data, that in the integration planning process of new photovoltaic based generation sources, the application of a tariff structure with hourly differentiated costs based on the system's marginal cost of capacity, allows better operational conditions of the network to be observed. The application of the new hourly tariff structure indicates a significant change in the expected load profile of the low voltage consumers, which reflected in better values of voltage levels and rising of the free capacity of the transformer to integrate new distributed sources into the system.

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Dionízio Paschoareli Júnior / Banca: Gareth Harrison / Banca: Carmen Lucia Tancredo Borges / Resumo: Neste trabalho, é apresentada uma análise em regime permanente que considera a avaliação de impactos técnicos tais como perdas elétricas, queda de tensão e níveis de curto-circuito, entre outros; utilizando dados de demanda e geração variáveis no tempo ao longo de um horizonte determinado. O objetivo é encontrar um conjunto de arranjos da GD (configurações) que levem ao melhor desempenho da rede de distribuição analisada, minimizando ou maximizando cada aspecto técnico segundo o interesse da empresa de distribuição. Dada a natureza combinatória deste problema, que requer uma ferramenta de otimização capaz de manipular múltiplos objetivos, os impactos técnicos serão avaliados simultaneamente utilizando uma metodologia baseada no conceito do Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA), conduzindo a soluções mais reais e diversificadas para a tomada de decisões, conhecidas como soluções ótimas de Pareto. / Abstract: In this work a steady-state analysis considering the assessment of technical impacts such as losses, voltage drop and short-circuit levels, among others; utilizing time-variant loads and generation within a specified horizon. The objective is to find a set of configurations that lead to the best performance of the distribution network under analysis, minimizing or maximizing each technical aspect according to the utility's concerns. Given the combinatorial nature of this problem, which requires an optimization tool able to handle multiple objectives, technical impacts will be assessed simultaneously through a methodology based on the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA). This approach leads to a more realistic and diversified set of solutions for taking decisions, known as Pareto-optimal solutions. / Doutor

O incentivo a geração distribuída é uma tendência mundial, no sentido de diversificar e reforçar a malha de geração de energia elétrica. A normativa número 482, de 2012, desburocratiza o acesso de micro e mini geradores distribuídos à rede elétrica monofásica, possibilitando que os consumidores residenciais passem a atuar também como elementos geradores de energia elétrica. Dentre as formas de energia primária renováveis disponíveis na natureza, a eólica e a solar são as mais promissoras para unidades de geração residenciais. Este trabalho apresenta uma abordagem unificada da conexão de uma unidade de microgeração à rede monofásica fraca através de conversor CA-CC-CA. É definida uma estrutura de conexão que permite a regulação da tensão do barramento CC e da corrente de saída. É proposta uma estrutura de controle no referencial síncrono (d-q), cuja referência é fixada na tensão no ponto comum de conexão. A sincronização das grandezas em d-q é obtida por meio de um estimador baseado no Filtro de Kalman com ganhos fixos. O modelo matemático da etapa de conexão com a rede monofásica no domínio do tempo é determinado, tanto no referencial estático quanto no referencial síncrono. A abordagem matemática no domínio complexo também é considerada. Baseando-se no princípio da superposição, a resposta em frequência das grandezas do sistema de geração proposto é determinada. A parametrização dos controladores é realizada considerando-se um sistema dinâmico de ordem reduzida, baseado no modelo no referencial síncrono. As equações de estado dos controladores são inseridas no modelo da planta, e uma noção da análise de estabilidade é apresentada. Resultados de simulação são apresentados, para as etapas de conexão com carga isolada e para a sincronização com a rede da concessionária. Uma plataforma multi-uso para validação experimental é desenvolvida, e os resultados experimentais são mostrados. Resultados experimentais da estrutura de controle proposta são apresentados, de forma a validá-lo. / Encouraging distributed generation is a worldwide trend to diversify and strengthen the network of power generation. The normative number 482, 2012, reduces bureaucracy in accessing micro and mini single phase distributed generators to the power grid, allowing residential consumers act as electric power generators elements. Among the forms of renewable primary energy available in nature, wind and solar are the most promising for generating residential units. This paper presents a unified approach to connecting a unit of micro generation to the single-phase weak grid via AC-DC-AC converter. A structure of connection allows the adjustment of the DC bus voltage and the output current is defined. It is proposed a control structure in the synchronous reference frame (dq), whose reference voltage is fixed at the common connection point. The dq magnitudes synchronization is obtained by means of an estimator based on Kalman filter with fixed gains. The mathematical model of the single phase connection step in the time domain is determined, both in static as in the synchronous reference frame. The mathematical approach in the complex domain is also considered. Based on the principle of superposition, the frequency responses of the variables of the proposed generation system are determined. The parameterization of the controllers is performed considering a dynamic system of reduced order model based in the synchronous reference frame. The state equations of the controllers are included in the plant model, and a sense of the stability analysis is presented. Simulation results are presented for connection with isolated load and synchronization with the utility single phase grid. A multi-purpose platform for experimental validation is performed, and the experimental results are shown. Experimental results of the proposed control structure is presented in order to validate it.

O incentivo a geração distribuída é uma tendência mundial, no sentido de diversificar e reforçar a malha de geração de energia elétrica. A normativa número 482, de 2012, desburocratiza o acesso de micro e mini geradores distribuídos à rede elétrica monofásica, possibilitando que os consumidores residenciais passem a atuar também como elementos geradores de energia elétrica. Dentre as formas de energia primária renováveis disponíveis na natureza, a eólica e a solar são as mais promissoras para unidades de geração residenciais. Este trabalho apresenta uma abordagem unificada da conexão de uma unidade de microgeração à rede monofásica fraca através de conversor CA-CC-CA. É definida uma estrutura de conexão que permite a regulação da tensão do barramento CC e da corrente de saída. É proposta uma estrutura de controle no referencial síncrono (d-q), cuja referência é fixada na tensão no ponto comum de conexão. A sincronização das grandezas em d-q é obtida por meio de um estimador baseado no Filtro de Kalman com ganhos fixos. O modelo matemático da etapa de conexão com a rede monofásica no domínio do tempo é determinado, tanto no referencial estático quanto no referencial síncrono. A abordagem matemática no domínio complexo também é considerada. Baseando-se no princípio da superposição, a resposta em frequência das grandezas do sistema de geração proposto é determinada. A parametrização dos controladores é realizada considerando-se um sistema dinâmico de ordem reduzida, baseado no modelo no referencial síncrono. As equações de estado dos controladores são inseridas no modelo da planta, e uma noção da análise de estabilidade é apresentada. Resultados de simulação são apresentados, para as etapas de conexão com carga isolada e para a sincronização com a rede da concessionária. Uma plataforma multi-uso para validação experimental é desenvolvida, e os resultados experimentais são mostrados. Resultados experimentais da estrutura de controle proposta são apresentados, de forma a validá-lo. / Encouraging distributed generation is a worldwide trend to diversify and strengthen the network of power generation. The normative number 482, 2012, reduces bureaucracy in accessing micro and mini single phase distributed generators to the power grid, allowing residential consumers act as electric power generators elements. Among the forms of renewable primary energy available in nature, wind and solar are the most promising for generating residential units. This paper presents a unified approach to connecting a unit of micro generation to the single-phase weak grid via AC-DC-AC converter. A structure of connection allows the adjustment of the DC bus voltage and the output current is defined. It is proposed a control structure in the synchronous reference frame (dq), whose reference voltage is fixed at the common connection point. The dq magnitudes synchronization is obtained by means of an estimator based on Kalman filter with fixed gains. The mathematical model of the single phase connection step in the time domain is determined, both in static as in the synchronous reference frame. The mathematical approach in the complex domain is also considered. Based on the principle of superposition, the frequency responses of the variables of the proposed generation system are determined. The parameterization of the controllers is performed considering a dynamic system of reduced order model based in the synchronous reference frame. The state equations of the controllers are included in the plant model, and a sense of the stability analysis is presented. Simulation results are presented for connection with isolated load and synchronization with the utility single phase grid. A multi-purpose platform for experimental validation is performed, and the experimental results are shown. Experimental results of the proposed control structure is presented in order to validate it.