Estudo de compartilhamento de carga entre múltiplas fontes renováveis compondo uma microrrede CC

Abstract

O presente trabalho apresenta o projeto e a implementação de uma microrrede em corrente contínua (CC) instalada no Laboratório de Processamento de Energia (LPE), no bloco de Eletrotécnica do IFCE - Campus Fortaleza. A citada microrrede é alimentada pelas fontes renováveis de energia solar fotovoltaica e eólica, que são conectadas ao barramento comum de carga, por meio de conversores Boost de alto ganho de tensão baseado na célula de comutação de três estados. A fonte solar fotovoltaica foi representada por dois painéis conectados em série, oferecendo uma tensão de saída de aproximadamente 60 V e potência nominal máxima de 540 W, para uma irradiância de 1000 W/m2. A fonte eólica, por sua vez, possui tensão de saída em torno de 52 V e potência máxima de 700 W. Ambas as tensões são elevadas através dos conversores Boost, de potência 1 kW, para 311 V. Essa tensão é aplicada a um banco de resistores com resistência de valores 320 Ω e 880 Ω. O controle por inclinação é proposto para realizar o compartilhamento proporcional de corrente de carga. Como não há quaisquer elementos de armazenamento, um algoritmo é utilizado para calcular as potências disponíveis em cada fonte através dos seus parâmetros de entrada, bem como a proporção de compartilhamento e gerar as referências de corrente, que são comparadas com as correntes reais de saída de cada conversor. Através do cálculo da resistência virtual, as tensões instantâneas de referência para cada conversor são ajustadas e a corrente de saída desejada é obtida. Uma estratégia mestre-escravo é adicionada ao controle por inclinação, que permite desativar o conversor definido como escravo, quando o mestre é capaz de suprir a potência demandada pela carga e reativá-lo quando a carga exigir maior potência. Entretanto, se houver falha na unidade mestre, o escravo é capaz de assumir a alimentação da microrrede. Os resultados experimentais comprovaram que a técnica proposta compartilha as correntes de carga proporcionalmente às potências das fontes de alimentação, apresentando um erro máximo de 3,99 %, além de realizar a desconexão das fontes em caso de sobrecorrente ou quando o conversor mestre é capaz de manter a carga totalmente. Palavras-chaves: Compartilhamento de Carga; Conversores Boost; Corrente Contínua; Microrredes