Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Modelagem e simulação computacional de conversor fonte de tensão (VSC) em back-to-back em uma microrrede inteligente industrial
Autor(es): FRANCO, Murilo Leandro
Primeiro Orientador: BONATTO, Benedito Donizeti
metadata.dc.contributor.advisor-co1: PASSARO, Maurício Campos
Resumo: Este trabalho apresenta um estudo de caso sobre a aplicação de um conversor do tipo fonte de tensão em uma microrrede industrial, utilizando a topologia multinível em um arranjo Back-to-Back. A principal finalidade é entender se a aplicação de um conversor B2B-VSC pode ser viável em uma microrrede industrial, substituindo os limitadores de curto-circuito pirotécnicos, indicando as vantagens e desvantagens em uma análise técnica. A microrrede, caracterizada pela presen¸ca de geradores s´ıncronos, cargas substanciais e transformadores de grande porte, enfrenta desafios significativos relacionados ao alto nível de curto-circuito. Diante disso, critérios de engenharia são apresentados para avaliar a suportabilidade térmica e dinâmica de painéis e disjuntores de média tensão, cuja substituição representa não apenas um custo econômico considerável, mas também impactos na disponibilidade do processo produtivo. A principal proposta inclui o desenvolvimento de um modelo matemático detalhado para o conversor Back-to-Back multinível, sua implementação no programa ATPDraw e a modelagem simplificada de um limitador de curto-circuito pirotécnico. Os resultados indicam que, embora o limitador pirotécnico atue de maneira satisfatória, a busca por alternativas é justificada devido às implicações de custo e tempo de reposição. O conversor Back-to-Back emerge como uma solução inovadora, e o estudo de caso revela resultados promissores em termos de limitação de curto-circuito.
Abstract: This work presents a case study on the application of a voltage source converter in an industrial microgrid, using multilevel topology in a Back-to-Back arrangement. The main purpose is to understand whether the application of a B2B-VSC converter can be feasible in an industrial microgrid, replacing pyrotechnic short-circuit limiters, indicating the advantages and disadvantages in a technical analysis. The microgrid, characterized by the presence of synchronous generators, substantial loads, and large transformers, faces significant challenges related to the high level of short-circuit. In this context, engineering criteria are presented to assess the thermal and dynamic sustainability of medium-voltage panels and circuit breakers, whose replacement represents not only a considerable economic cost but also impacts on the availability of the production process. The main proposal includes the development of a detailed mathematical model for the multilevel Back-to-Back converter, its implementation in the ATPDraw program, and the simplified modeling of a pyrotechnic short-circuit limiter. The results indicate that, although the pyrotechnic limiter operates satisfactorily, the search for alternatives is justified due to cost and replacement time implications. The Back-to-Back converter emerges as an innovative solution, and the case study reveals promising results in terms of short-circuit limitation.
Palavras-chave: conversor fonte de tensão em multiníveis,
Limitador de curto-circuito
EMTP
ATPDraw
Microrrede industrial
Controle
Conversor back-to-back
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA::SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Elétrica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4012
Data do documento: 15-Dez-2023
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