4. SIMULAÇÃO DO MODELO E RESULTADOS
4.2. Resultados da Simulação
4.2.4. Tensão e Corrente à Saída do Sistema
Figura 4.10. Tensão de saída do sistema.
A partir da figura 4.10 verifica-se que a tensão pretendida na saída do sistema para a transmissão HVDC é de 27𝑘𝑉, o que corresponde à soma da tensão aos terminais de cada um desses 9 módulos em série, tal como seria de esperar.
Figura 4.11. Corrente de saída do sistema, para corrente de referência 1000A.
Em relação há corrente de saída do sistema verifica-se que o seguimento da referência é conseguido com um erro estático bastante reduzido ou até mesmo nulo.
Figura 4.12. Corrente de saída do sistema, para corrente de referência com a variação de 𝟖𝟎𝟎𝑨 para 𝟏𝟎𝟎𝟎𝑨
Aplicou-se ainda uma corrente referência de valor inicial igual a 800𝐴. Em 𝑡 = 0.05𝑠 aplica-se um escalão que passa o valor da corrente de referência para 1000𝐴.
Na figura 4.12 encontram-se representadas as correntes referência e a visualizada à saída do sistema, verificando se novamente o seguimento da referência, o que confirma que
controlo PI projectado funciona e consequentemente os seus parâmetros e modelos são adequados.
CONCLUSÕES
Esta dissertação teve como objectivo o estudo de um sistema de multi-modular de conversores matriciais, de modo a criar um sistema de transmissão de energia eléctrica em corrente contínua.
O estudo do conversor matricial implementado nos módulos MMC, permitiu compreender melhor a topologia do conversor e adequá-lo ao tipo de conversão pretendida para este sistema, trifásica-monofásica.
O estudo do modelo de controlo do sistema, obrigou à utilização de vários controladores, nomeadamente:
Controlo da potência reactiva injectada na rede, utilizando as técnicas de modulação SVM e controlo por modo de deslizamento.
Controlo da corrente de saída do sistema, utilizando um compensador Proporcional Integral.
Modulação para garantir valor médio da tensão à saída do conversor matricial nulo, de modo a evitar a saturação do transformador de alta frequência.
Em relação ao controlo da corrente de saída, procedeu-se a uma análise detalhada dos compensadores PI e PID aplicados ao sistema, com base em modelos físicos e matemáticos do sistema e através da ferramenta sisotoool, de forma a averiguar aquele que assegura uma melhor performance do sistema, garantindo erro estático nulo e estabilidade dos modelos aplicados. Com base nesta análise, conclui-se que o compensador PI é aquele que reúne um maior número de condições para assegurar o seguimento da corrente de referência.
O sistema foi simulado para uma corrente de referência com valor inicial 800A sendo posteriormente aumentada para 1000A, neste teste verificou-se o seguimento do corrente referência. Os resultados desta simulação permitem confirmar que os modelos adoptados para o dimensionamento do controlador são válidos.
Foi ainda possível verificar que, através do controlo das correntes de entrada do conversor matricial e do projecto adequado de filtros, é possível obter um factor de potência unitário na ligação à rede eléctrica, garantido assim que a potência reactiva injectada na rede é minimizada. É importante salientar, que para reduzir o conteúdo harmónico injectado na rede eléctrica foi projectado um filtro de 4º ordem. Ainda assim, observa-se uma elevada taxa de distorção harmónicas nas correntes à entrada do filtro e injectadas na rede elétrica, o que significa que o sistema de filtros do conversor matricial e o sistema de comutação a alta frequência devem ser melhorados.
As simulações efectuadas para testar o funcionamento do sistema, confirmam que a associação em série de módulos MMC permite criar um nível de tensão elevado. Tal como já foi referido, quanto maior o número de módulos em série maior o nível de potência obtido.
Feitas as considerações finais, é possível concluir que no geral o trabalho desenvolvido conseguiu atingir os objectivos que foram propostos, pelo que se pode ter como conclusão final que a utilização de um sistema multi-modular de conversores matriciais, pode vir a ser, no futuro, uma solução a adoptar para sistema de transmissão a alta tensão
No entanto, existem ainda assim factores que podem ser melhorados em dissertações futuras, tais como: melhoramento do sistema de controlo de forma obter correntes na entrada do filtro mais sinusoidais e com menos distorção harmónica.
Uma outra possível sugestão de trabalho futuro consiste em substituir os transformadores de potência que alimentam os conversores matriciais, por associações de condensadores que funcionem como divisores de tensão. Sugere-se ainda realizar uma pequena avaliação económica comparando estas duas topologias.
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