Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This doctoral thesis deals with the study, analysis and development of a new hybrid
topology for voltage regulation of stand-alone microgeneration systems employing
self-excited induction generators. The hybrid topology proposed considers a three-phase
four-wire system and employs a distribution static synchronous compensator (DSTATCOM)
in combination with banks of switchable capacitors (BCC) to perform the regulation
of the terminal voltages of the induction generator. As a result of using the proposed
topology, it is expected the regulation of the amplitude of the terminal voltages of the
induction generator, with effective reduction of the power processed by DSTATCOM,
regardless of the characteristic of the applied load. Therefore, it is considered the compensation
of reactive currents of the system in terms of phase, amplitude and shape,
performed by a suitable control system. The control structure applied to control the DSTATCOM
and the switching of BCC ensures the regulation of voltages with low harmonic
distortion (THD) and reduced distortion factor among voltages, in addition to keeping
the generator currents sinusoidal and balanced. This thesis also investigates two distinct
forms of frequency control using the electronic load control: (i) auxiliary load controlled by
chopper element connected to the DC bus DSTATCOM and (ii) auxiliary load controlled
by chopper element connected to the AC bus system through non-controlled three-phase
rectifier. Simulation and experimental results are presented to validate and demonstrate
the suitable performance of the proposed hybrid topology in the regulation of voltages
and system frequency. The system is tested by load transient including three-phase and
single-phase loads, linear and non-linear loads, resistive and reactive loads. / Esta tese de doutorado trata do estudo, análise e desenvolvimento de uma nova
topologia híbrida de regulação das tensões de sistemas isolados de microgeração empregando
geradores de indução auto-excitados. A topologia híbrida proposta considera um
sistema trifásico a quatro fios e emprega um compensador síncrono estático de distribuição
(DSTATCOM) em associação a bancos de capacitores comutáveis (BCC) para efetuar
a regulação das tensões terminais do gerador de indução. Como resultado da utilização
da topologia proposta, espera-se a regulação da amplitude das tensões terminais do gerador,
com efetiva redução da potência processada pelo DSTATCOM, independentemente
da característica da carga aplicada. Considera-se, portanto, a compensação de correntes
reativas do sistema em termos de fase, amplitude e forma, realizada a partir de sistema
de controle adequado. A estrutura de controle aplicada ao controle do DSTATCOM e
à comutação dos BCC, garante a regulação das tensões com reduzida taxa de distorção
harmônica (THD) e reduzido fator de desequilíbrio de tensão (FD), além de manter as
correntes do gerador senoidais e balanceadas. Neste trabalho também são investigadas
duas formas distintas de controle de frequência a partir do controle eletrônico de carga:
(i) carga auxiliar controlada por elemento chopper conectada ao barramento CC do DSTATCOM
e (ii) carga auxiliar controlada por elemento chopper conectada ao barramento
CA do sistema através de retificador trifásico não-controlado. Resultados de simulação e
resultados experimentais são apresentados para validar e demonstrar o bom desempenho
da topologia híbrida proposta na regulação das tensões e frequência do sistema. O sistema
é testado mediante transitórios de cargas trifásicas e monofásicas, lineares e não-lineares,
resistivas e reativas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3698 |
| Date | 23 May 2016 |
| Creators | Scherer, Lucas Giuliani |
| Contributors | Camargo, Robinson Figueiredo de, Grigoletto, Felipe Bovolini, Carnielutti, Fernanda de Morais, Massing, Jorge Rodrigo, Vieira, Rodrigo Padilha |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 400, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 70751d17-1722-42a6-aef8-4b7fa02c39d3, 8f41f180-2247-4bde-896a-ac2366fee908, 7a8e4fbc-4dcf-40b5-a078-de412f93dcd9, 43479305-6a33-40fa-bfc8-e02c908db7e9, e30d0c50-4f26-4364-8cdd-ee9baccdd498, 515a5578-ca06-481f-b696-019db4ad68c5 |
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