Tese de mestrado. Mestrado integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

This Thesis presents a distributed generation system, which works as a Microgrid, suitable to integrate alternative energy sources, using a high frequency AC link (HFAC) as a means of connecting sources and loads. The static compensation of current harmonics, reactive power and voltage harmonics, which can be found in the Microgrid, is considered a key factor for the effective utilization of such distributed generation scheme. These multiple goals can simultaneously be achieved by using a Unified Power Quality Conditioner (UPQC). The UPQC controller is designed based on the instantaneous power theory (or p-q theory), which is used to obtain the power components to be compensated and, lately, the instantaneous current and voltage references for static compensation. Electronic power converters are used as the active elements, supplying the compensating current and voltage, in order to optimize the usage of the available energy resources. Additionally, this project aims to incentive the utilization of alternative energy sources, such as fuel cell stacks and solar panels, as the main elements in a distributed generation approach. Besides that, the utilization of a high frequency Microgrid, allows the instantaneous bi-directional power conversion, without the need of using bulky energy storage elements. As a main goal, this project proposes a platform for energy generation, operating as a Microgrid, with full static compensation capability and with the possibility to inject energy into the mains grid. / Esta Tese apresenta um sistema de geração distribuída, do tipo Micro-rede, para integração de fontes alternativas de energia, utilizando um barramento integrador operando em alta freqüência para interconexão entre fontes e cargas. A compensação estática de harmônicos de corrente, potência reativa e distorções de tensão, presentes no barramento integrador, são considerados fatores importantes para a efetiva utilização deste sistema de geração distribuída. Estes múltiplos objetivos podem ser simultaneamente atingidos utilizando-se um único Condicionador Unificado de Qualidade de Potência (UPQC). O controlador do UPQC é baseado na teoria das potências real e imaginária instantâneas (ou Teoria p-q), que é utilizada para a obtenção das componentes de potência a serem compensadas e, posteriormente, das referências instantâneas de corrente e tensão para a compensação estática. Conversores eletrônicos de potência são utilizados como elementos ativos do sistema, fornecendo as correntes e tensões de compensação, de forma a otimizar as reservas energéticas disponíveis. Adicionalmente, o presente trabalho visa incentivar a utilização das fontes alternativas de energia, como pilhas de células de combustível e painéis solares, como elementos principais em um sistema distribuído de geração. Além disto, a utilização de uma Micro-rede com barramento em alta freqüência permite a conversão instantânea de potência bi-direcional, sem a necessidade de se utilizar elementos armazenadores de energia de grande porte. Como principal objetivo, o trabalho propõe uma plataforma de geração de energia, do tipo Micro-rede, com capacidade de filtragem estática completa e com possibilidade de interligação com a rede pública.