Sistemas de geração distribuída conectados à rede devem atender as especificações técnicas de conexão no que tange à injeção de corrente harmônica na rede elétrica. No intuito de satisfazer tais requerimentos de rede, filtros passivos são utilizados para interfacear o inversor fotovoltaico e a rede. Essa dissertação compara a resposta característica do tradicional filtro indutivo (filtro L) com o filtro Indutivo-Capacitivo-Indutivo (filtro LCL). É mostrado que o aumento da indutância permite uma supressão suficiente do ripple de corrente proveniente da frequência de chaveamento do inversor. O filtro LCL no entanto, proporciona uma melhor atenuação harmônica, o que permite reduzir o tamanho do filtro. A grande desvantagem do filtro LCL é sua impedância, que é caracterizada por um pico de ressonância próximo da frequência de corte do filtro, a qual deve ser amortecida para evitar a instabilidade. Técnicas passivas e ativas podem ser utilizadas para amortecer a ressonância do filtro LCL. Para abordar estas questões, esta dissertação apresenta uma comparação do controle de corrente do inversor trifásico conectado à rede com filtro L e com filtro LCL, discutindo a utilização de amortecimento passivo e ativo para diferentes regiões de frequência de ressonância. A partir dos modelos matemáticos, desenvolveu-se uma metodologia de projeto dos controladores e o comportamento dinâmico do sistema operando em malha fechada foi investigado. Para validar os estudos desenvolvidos ao longo desse trabalho, resultados experimentais são apresentados utilizando uma plataforma experimental trifásica de 5kW. Os principais componentes e suas funções são discutidas no decorrer do trabalho. Resultados experimentais são obtidos para verificar as análises teóricas e ilustrar o desempenho do inversor trifásico fotovoltaico conectado à rede elétrica com filtro L e filtro LCL. É mostrado que a frequência de ressonância e a frequência de amostragem do sistema podem ser relacionadas de maneira a se calcular uma frequência crítica, abaixo da qual é essencial realizar o amortecimento do filtro LCL. Ainda, os resultados experimentais mostram que o amortecimento ativo por resistor virtual, embora apresente um desenvolvimento simples, é eficaz para amortecer a ressonância do filtro LCL e permitir que o sistema opere estável dentro dos parâmetros pré-determinados. / Distributed generation systems must fulfill standards specifications of current harmonics injected to the grid. In order to satisfy these grid requirements, passive filters are connected between inverter and grid. This work compares the characteristic response of the traditional inductive (L) filter with the inductive-capacitive-inductive (LCL) filter. It is shown that increasing the inductance L leads to a good ripple current suppression around the inverter switching frequency. The LCL filter provides better harmonic attenuation and reduces the filter size. The main drawback is the LCL filter impedance, which is characterized by a typical resonance peak, which must be damped to avoid
instability. Passive or active techniques can be used to damp the LCL resonance. To address this issue, this dissertation presents a comparison of current control for PV grid-tied inverters with L filter and LCL filter and also discuss the use of active and passive damping for different regions of resonance frequency. From the mathematical models, a design methodology of the controllers was developed and the dynamic behavior of the system operating in closed loop was investigated. To validate the studies developed during this work, experimental results are presented using a three-phase 5kW experimental platform. The main components and their functions are discussed in this work. Experimental results are given to support the theoretical analysis and to illustrate the performance of grid-connected PV inverter system. It is shown that the resonant frequency of the system, and sampling frequency can be associated in order to calculate a critical frequency, below which is essential to perform the damping of the LCL filter. Also, the experimental results show that the active buffer per virtual resistor, although with a simple development, is effective to damp the resonance of the LCL filter and allow the system to operate stable within predetermined parameters.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/1757 |
| Date | 11 March 2016 |
| Creators | Paukner, Fillipe Lucchin |
| Contributors | Costa, Jean Patric da, Carati, Emerson Giovani, Costa, Jean Patric da, Carati, Emerson Giovani, Câmara, Helder Tavares, Cardoso, Rafael |
| Publisher | Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UTFPR, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UTFPR, instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná, instacron:UTFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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