Cargas e fontes elétricas de pequeno porte, integradas através de alimentadores de distribuição de baixa tensão, agrupadas e gerenciadas de tal maneira que se comportem como uma única entidade controlável dentro de um sistema de potência e com a capacidade de operar de forma paralela ou isolada da rede elétrica convencional, constituem-se em um novo tipo de sistema elétrico conhecido como Minirrede. Esta tese aborda o problema relacionado à estabilidade dinâmica de Minirredes com controle autônomo de frequência e tensão, quando operadas de forma isolada da rede convencional. As minirredes analisadas são compostas por combinações de fontes elétricas convencionais e fontes alternativas que não geram naturalmente em 50 ou 60 Hz, sendo necessária a utilização de inversores para sua conexão com a rede elétrica. A análise se realiza no espaço de estados com metodologias baseadas nas teorias que envolvem os autovalores e autovetores da matriz de estado. Para isto, modelos no espaço de estados são desenvolvidos para cada componente da Minirrede, mantendo um compromisso entre precisão e complexidade. O caráter analítico da análise permite investigar a relação entre a estabilidade da Minirrede e os parâmetros do sistema, tais como ganhos dos controladores, dimensionamento da rede, configurações de geração, entre outros. Análises complementares de sensibilidade dos autovalores aos parâmetros elétricos do sistema permitem inferir o comportamento dinâmico de diversas configurações de Minirredes, obtendo-se importantes conclusões à respeito. Os resultados analíticos são verificados através de simulação computacional no ambiente Simulink/Matlab®. / Electrical loads and small power sources, integrated through low voltage distribution feeders, managed in such a way to behave as one controllable entity within in a power system, and with the ability to operate connected or non-connected to the conventional power system is a new kind of electrical system known as Microgrid. This thesis addresses the problem related to dynamic stability of island Microgrids with autonomous control of frequency and voltage. The Microgrids analyzed are composed of combinations of conventional and alternative power sources that do not generate electricity naturally in 50 or 60 Hz, therefore inverters are needed to provide AC network interface. The analysis is performed in the state space with methodologies based on theories involving the eigenvalues and eigenvectors of the state matrix. For this, state-space models are developed for each component of Microgrid, maintaining a compromise between accuracy and complexity. The analytical nature of this study allows investigating the relationship between the stability of Microgrid and parameters of the system, such as controller gains, network design, generation architectures, among others. Complementary sensitivity analyzes of eigenvalues to the electrical parameters of the system allow us to infer the dynamic behavior of various configurations of Microgrids, obtaining important conclusions on the matter. The analytical results are verified by computer simulation using the platform Simulink/Matlab®.

Cargas e fontes elétricas de pequeno porte, integradas através de alimentadores de distribuição de baixa tensão, agrupadas e gerenciadas de tal maneira que se comportem como uma única entidade controlável dentro de um sistema de potência e com a capacidade de operar de forma paralela ou isolada da rede elétrica convencional, constituem-se em um novo tipo de sistema elétrico conhecido como Minirrede. Esta tese aborda o problema relacionado à estabilidade dinâmica de Minirredes com controle autônomo de frequência e tensão, quando operadas de forma isolada da rede convencional. As minirredes analisadas são compostas por combinações de fontes elétricas convencionais e fontes alternativas que não geram naturalmente em 50 ou 60 Hz, sendo necessária a utilização de inversores para sua conexão com a rede elétrica. A análise se realiza no espaço de estados com metodologias baseadas nas teorias que envolvem os autovalores e autovetores da matriz de estado. Para isto, modelos no espaço de estados são desenvolvidos para cada componente da Minirrede, mantendo um compromisso entre precisão e complexidade. O caráter analítico da análise permite investigar a relação entre a estabilidade da Minirrede e os parâmetros do sistema, tais como ganhos dos controladores, dimensionamento da rede, configurações de geração, entre outros. Análises complementares de sensibilidade dos autovalores aos parâmetros elétricos do sistema permitem inferir o comportamento dinâmico de diversas configurações de Minirredes, obtendo-se importantes conclusões à respeito. Os resultados analíticos são verificados através de simulação computacional no ambiente Simulink/Matlab®. / Electrical loads and small power sources, integrated through low voltage distribution feeders, managed in such a way to behave as one controllable entity within in a power system, and with the ability to operate connected or non-connected to the conventional power system is a new kind of electrical system known as Microgrid. This thesis addresses the problem related to dynamic stability of island Microgrids with autonomous control of frequency and voltage. The Microgrids analyzed are composed of combinations of conventional and alternative power sources that do not generate electricity naturally in 50 or 60 Hz, therefore inverters are needed to provide AC network interface. The analysis is performed in the state space with methodologies based on theories involving the eigenvalues and eigenvectors of the state matrix. For this, state-space models are developed for each component of Microgrid, maintaining a compromise between accuracy and complexity. The analytical nature of this study allows investigating the relationship between the stability of Microgrid and parameters of the system, such as controller gains, network design, generation architectures, among others. Complementary sensitivity analyzes of eigenvalues to the electrical parameters of the system allow us to infer the dynamic behavior of various configurations of Microgrids, obtaining important conclusions on the matter. The analytical results are verified by computer simulation using the platform Simulink/Matlab®.

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