3. Revisão Bibliográfica
3.3. Modelos de Conversores de Potência Aplicados a Geração Distribuída
Na literatura encontram-se diversos modelos de conversores de potência para serem aplicados em fontes de GD, em sua maioria, todos apresentam inversores e conversores controlados com base na comparação de um parâmetro de saída com uma referência, porém, todos apresentam diferentes técnicas de controle de disparo de cada dispositivo. A seguir apresentam-se alguns modelos e técnicas de controle para conversores aplicados a fontes de GD.
O artigo [Akagi, 1984] apresenta uma nova proposta de um compensador instantâneo de reativos composto de dispositivos de chaveamento sem as componentes de armazenamento de energia. Este compensador pode eliminar não somente a componente fundamental da potência reativa transitória, como também outros estágios de correntes harmônicas. A teoria do compensador, basea-se na transformação das correntes e tensões trifásicas nos eixos αβ0 e, a partir destes valores, são extraídas facilmente as equações de potência ativa e reativa. A vantagem desta teoria é que a soma das potências reativas é zero e, desta forma, elas não contribuem no fluxo de potência instantâneo. Assim, a estratégia de controle do compensador elimina a potência reativa instantânea do lado da fonte, devido a potência reativa instantânea do lado da carga. O compensador instantâneo de reativo consiste de seis transistores em paralelo com seis diodos, associado a um filtro LC, ligado entre o compensador e o sistema. Esta teoria tem sido muito utilizada na literatura por diversos autores, sendo muito aplicada em controle de inversores para células combustíveis, como é o caso de [Gil, 2003], entre outros.
Em [Georgakis, 2005], é apresentado o modelo, em ambiente de Matlab/Simulink, de uma célula combustível do tipo PEMFC e de um condicionador de potência utilizado para regular a entrada de combustível de acordo com a demanda de potência, e assim controlar a tensão e o despacho de potência, além de realizar a interface com a rede. O condicionador de potência é composto por um conversor CC/CC e um inversor CC/CA, sendo que este modelo do condicionador não utiliza dispositivos de armazenamento de energia. O controle do fluxo de combustível é feito pelo conversor CC/CC e, não por um limitador como feito nesta dissertação, que adota como referência a demanda de potência para despachar a quantidade certa de combustível ao sistema, levando-se em consideração os limites de utilização do combustível entre 80 e 90%. O desempenho do sistema é analisado através de uma variação da demanda e
através da simulação de um pequeno afundamento de tensão, onde verifica-se respostas rápidas aos distúrbios causados no sistema, utilizando o condicionador de potência apresentado.
Em [Peraza, 2005], analisa-se o comportamento de inversores conectados a sistemas de geração distribuída com três diferentes estratégias de controle: o controle de tensão por fluxo
vetorial, que é realizado a partir das variáveis de fluxo (magnitude e fase), obtidas da integração
no tempo das tensões Vdq0 do sistema. As variáveis de fluxo dão origem a uma potência ativa e
uma reativa que são comparadas com seus valores de referência. O erro é ligado a um controlador do tipo PI que gera os pontos de ajuste do fluxo vetorial; o controle de corrente por
histerese que é um controle baseado na comparação entre a corrente medida e a corrente de
referência, através do comparador de histerese, onde o erro é mantido dentro da zona ou banda de histerese. A saída do comparador determina a seqüência de disparo do inversor; e o controle
de corrente por PWM que é um controle baseado na comparação das tensões de referência e
correntes medidas com ondas triangulares idênticas e de freqüência constante. As saídas deste comparador também determinam a seqüência de disparo do inversor. Estes modelos de controles para inversores, segundo o autor, foram modelados para permitir a interface de fontes de geração distribuída como células combustíveis e células fotovoltaicas com uma rede de tensão alternada. Os modelos são desenvolvidos no Simulink e a avaliação dos resultados é verificada através da simulação de uma curva de carga, com pontos de mínimos e máximos, quando os inversores são ligados a um sistema de potência.
[Sakhare, 2004], apresenta um sistema de controle para células combustíveis utilizando lógica fuzzy. O modelo utiliza um conversor CC/CC do tipo elevador para controlar as flutuações de tensão, onde a tensão de saída CC é comparada com uma referência e o erro é corrigido por um bloco fuzzy; e um inversor CC/CA que controla a corrente, também utilizando um bloco fuzzy para corrigir o erro gerado pela comparação entre a corrente de saída e a referência.
Em [Younis, 2006], é desenvolvido o modelo de um inversor trifásico com controle de modulação por pulso, baseado num vetor de espaço simétrico para ser aplicado em fontes de células combustíveis. O vetor de espaço é um tipo discreto de modulação em que o vetor de referência de tensão é sintetizado pela média do tempo de chaveamento de um número de vetores de estado apropriados. É composto por seis transistores do tipo MOSFET e apresenta oito modos
Esta dissertação foi desenvolvida com base no estudo das diversas bibliografias apresentadas neste capítulo e outras que, por hora, tiveram alguma relação com o tema. Assim, tomando com base alguns artigos foram desenvolvidos e implementados computacionalmente os modelos das fontes e dispositivos de eletrônica de potência. Na seqüência, são apresentados os modelos de fontes de geração distribuída desenvolvidos neste trabalho, implementados em ambiente de Matlab/Simulink e os modelos de inversores e conversores utilizados como interface entre as fontes e a rede de distribuição.