Análise e Desenvolvimento de um Retificador Híbrido Monofásico Bidirecional com Compensação Série no Barramento CC para Aplicações em Microrredes

Authors

  • Vítor F. Barbosa Universidade Federal de Uberlândia–UFU, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência–NUPEP, Uberlândia–MG, Brasil
  • Antônio O. C. Neto Universidade Federal de Uberlândia–UFU, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência–NUPEP, Uberlândia–MG, Brasil
  • Gustavo B. Lima Universidade Federal de Uberlândia–UFU, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência–NUPEP, Uberlândia–MG, Brasil
  • Danillo B. Rodrigues Universidade Federal do Triângulo Mineiro–UFTM, Departamento de Engenharia Elétrica–DEE, Uberaba–MG, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2020.3.0027

Keywords:

Compensação Série de Tensão, Correção Ativa do Fator de Potência, Microrredes, Retificador Híbrido, SEPIC

Abstract

O artigo proposto apresenta os trabalhos atrelados ao desenvolvimento de um Retificador Híbrido Monofásico Bidirecional composto por um retificador bidirecional (RNC/IPC) e um conversor SEPIC isolado. No lado de corrente alternada (CA) é realizada uma associação em paralelo a fim de assegurar a composição da corrente de entrada com reduzido conteúdo harmônico, tanto no modo de operação como retificador quanto como inversor. No lado de corrente contínua (CC) é realizada a associação série dos capacitores de filtro de saída a fim de assegurar a regulação de tensão no barramento CC e a divisão de contribuição de potência entre os conversores. O desempenho do conversor proposto é avaliado no contexto de microrredes CC conectadas à rede CA de alimentação. A técnica de controle descentralizada desenvolvida promove a regulação do barramento CC da microrrede mesmo diante das intermitências inerentes às fontes de geração distribuída (GD), tais como a energia fotovoltaica. Os resultados teóricos e práticos apresentados neste trabalho evidenciam a eficácia da solução proposta.

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Author Biographies

Vítor F. Barbosa, Universidade Federal de Uberlândia–UFU, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência–NUPEP, Uberlândia–MG, Brasil

nascido em Patrocínio (MG), em 1992, é engenheiro eletricista (2018) pela Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM) e atualmente cursa mestrado no Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica (COPEL) pela Universidade Federal de Uberlândia (UFU). Suas áreas de interesse incluem: retificadores híbridos, correção ativa do fator de potência e aplicações da eletrônica de potência em microrredes CC.

Antônio O. C. Neto, Universidade Federal de Uberlândia–UFU, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência–NUPEP, Uberlândia–MG, Brasil

nascido em Uberlândia (MG) em 1992. Ele recebeu o grau de engenheiro eletricista e mestre respectivamente em 2015 e 2018 pela Universidade Federal de Uberlândia. Atualmente ele é doutorando do Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência. Seus interesses de pesquisa incluem retificadores híbridos aplicados em microrredes CC, controle digital aplicado a fontes alternativas de energia e correção ativa do fator de potência.

Gustavo B. Lima, Universidade Federal de Uberlândia–UFU, Núcleo de Pesquisa em Eletrônica de Potência–NUPEP, Uberlândia–MG, Brasil

nascido em Ibiassucê (BA), em 1986, é engenheiro eletricista (2009), mestre (2011) e doutor (2015) pela Universidade Federal de Uberlândia (UFUFEELT). Atualmente é professor da Universidade Federal de Uberlândia. Suas áreas de interesse incluem retificadores híbridos e técnicas de controle analógicas e digitais aplicados a conversores CA-CC e CC-CA de interface entre fontes alternativas de energia e a rede CA.

Danillo B. Rodrigues, Universidade Federal do Triângulo Mineiro–UFTM, Departamento de Engenharia Elétrica–DEE, Uberaba–MG, Brasil

nascido em Uberlândia (MG), em 1986, é engenheiro eletricista (2011), mestre (2013) e doutor (2016) pela Universidade Federal de Uberlândia (UFU - FEELT). Atualmente é professor pela Universidade Federal do Triângulo Mineiro. Suas áreas de interesse incluem retificadores híbridos, técnicas de controle digitais, mitigação de conteúdos harmônicos de corrente, compensação de afundamentos de tensão e aplicações da eletrônica de potência em microrredes CC.

References

P. H. Savage, R. R. Nordhaus, S. P. Jamieson, -DC Microgrids: Benefits and Barriers‖, From Silos to Systems: Issues in Clean Energy and Climate Change, vol. 26, pp. 55-60, June 2010.

T. Dragičević, X. Lu, J. C. Vasquez, J. M. Guerrero, -DC Microgrids-Part II: A Review of Power Architectures, Applications, and Standardization Issues, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, nº 5, pp. 3528-3549, May 2016. https://doi.org/10.1109/TPEL.2015.2464277 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2015.2464277

G. A. Xavier, -Simulação de Micro-Redes de Energia Elétrica Com Geração Fotovoltáica e Armazenamento de Energia‖. Dissertação de Mestrado, UniversidadeFederal de Viçosa, Viçosa, Brasil, 2011.

M. Imecs, C. Szabo, I. I. Incze, -Modelling and Simulation of Controlled Bi-directional Power Electronic Converters in a DC Energy Distribution Line with AC Grid and Motor-Side Active Filtering‖, European Conference on Power Electronics and Applications, pp. 1-10, Sep. 2007. https://doi.org/10.1109/EPE.2007.4417753 DOI: https://doi.org/10.1109/EPE.2007.4417753

R. H. Lasseter, P. Piagi,-Microgrid: A Conceptual Solution‖, IEEE 35th Annual Power Electronics Specialists Conference, vol. 6, pp. 4285-4290, Jun. 2004.

P. M. P. Batista,-Gestão Integrada de Microgeração e Armazenamento Distribuído em Redes de Distribuição BT,Dissertação de Mestrado, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2010.

E. Rikos, S. Tselepis, C. Ho yer-Klick, M. Schroedter-Homscheidt, -Stability and Power Quality Issues in Microgrids Under Weather Disturbances‖, IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, vol. 1, nº 3, pp. 170-179, Sep. 2008. https://doi.org/10.1109/JSTARS.2008.2010557 DOI: https://doi.org/10.1109/JSTARS.2008.2010557

F. Chishti, S. Mushid, B. Singh,-Development of Wind and Solar Based AC Microgrid With Power Quality Improvement for Local Nonlinear Load Using MLMS‖, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 55, n° 6, pp. 7134-7145, Nov./Dez. 2019. https://doi.org/10.1109/TIA.2019.2923575 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2019.2923575

T. Park, J. Park, H. Byun, B. Kim, C. Won,-A Droop Control with Deadbeat Current Strategy to Improve Response Characteristic for Three Phase Parallel AC-DC Converter in DC Microgrid‖, IEEE Transportation Electrification Conference and Expo, pp. 1-6, May 2019. https://doi.org/10.1109/ITEC-AP.2019.8903751 DOI: https://doi.org/10.1109/ITEC-AP.2019.8903751

L. C. G. de Freitas, M. G. Simoes, C. A. Canesin, L. C. de Freitas, -Performance Evaluation of a Novel Hybrid Multi pulse Rectifier for Utility Interface of Power Electronic Converters‖, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 54, nº 6, pp. 3030-3041, Dez. 2007. https://doi.org/10.1109/TIE.2007.907004 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2007.907004

J. O. Soares, C. A. Canesin, L. C. de Freitas, F. A. S. Gonçalves, -Retificador Trifásico Híbrido Operando com Controle Digital e Modulação por Histerese‖, Eletrônica de Potência -SOBRAEP, vol. 13, n° 4, pp. 241-249, Nov. 2008. https://doi.org/10.18618/REP.2008.4.241249 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2008.4.241249

R. L. Alves, I. Barbi, -Analysis and Implementation of a Hybrid High-Power-Factor Three-Phase Unidirectional Rectifie,IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 24, n° 3, pp. 632-640, Mar. 2009. https://doi.org/10.1109/TPEL.2008.2010219 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2008.2010219

A. R. Izadinia, H. R. Karshenas, -Current Shaping in a Hybrid 12-Pulse Rectifier Using a Vienna Rectifie,IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 33, nº 2, pp. 1135-1142, Fev. 2018. https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2685459 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2685459

A. V. Costa, D. B. Rodrigues, G. B. Lima, L. C. de Freitas, E. A. A. Coelho, V. J. Farias, L. C. G. de Freitas,-Retificador Híbrido Trifásico de Alta Potência com Reduzida DHTi Utilizando o Conversor Boost para Promover Suportabilidade a Afundamentos de Tensão ,Eletrônica de Potência -SOBRAEP, vol. 17, nº 3, pp. 609-622, Jun./Ago. 2012. https://doi.org/10.18618/REP.2012.3.609622 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2012.3.609622

C. H. I. Font, I. Barbi, -Modelagem e Controle de um Retificador Trifásico Híbrido com Elevado Fator de Potência e Capacidade de Regeneração de Energia‖, Eletrônica de Potência -SOBRAEP, vol. 19, no. 1, pp. 47-57, Dez. 2013/ Fev. 2014. https://doi.org/10.18618/REP.2014.1.047057 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2014.1.047057

D. B. Rodrigues, P. R. Silva, G. B. Lima, E. A. A. Coelho, L. C. G. deFreitas, -Projeto e Análise Experimental de uma Nova Estrutura de Retificador Híbrido Trifásico Utilizando Técnica de Compensação Série de Tensão no Barramento CC‖, Eletrônica de Potência -SOBRAEP, vol. 23, nº 3, pp. 267-280, Jul./Set. 2018. https://doi.org/10.18618/REP.2018.3.2778 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2018.3.2778

A. O. C. Neto, A. L. Soares, G. B. de Lima, D. B. Rodrigues, E. A. A. Coelho, L. C. G. de Freitas, -Optimized 12-Pulse Rectifier With Generalized Delta Connection Autotransformer and Isolated SEPIC Converters for Sinusoidal Input Line Current Imposit ion,IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 34, nº 4, pp. 3204-3213, Apr. 2019. https://doi.org/10.1109/TPEL.2018.2850280 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2018.2850280

T. Dragičević, X. Lu, J. C. Vasquez, J. M. Guerrero, -DC Microgrids-Part I: A Review of Control Strategies and Stabilization Techniques,IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, nº 7, pp. 4876-4891, Jul. 2016.

J. Schönberger, R. Duke, S. D. Round, -DC-Bus Signaling: A Distributed Control Strategy for a Hybrid Renewable Nanogrid,IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 53, nº 5, pp. 1453-1460, Oct. 2006. https://doi.org/10.1109/TIE.2006.882012 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2006.882012

V. F. Barbosa, A. O. C. Neto, G. B. Lima, L. C. G. de Freitas, -Analysis of a Single-Phase Hybrid Bidirectional Rectifier with Series Voltage Compensation in a Grid-Connected DC Microgrid‖, IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference - Latin America, pp. 1-5, Sep. 2019. https://doi.org/10.1109/ISGT-LA.2019.8895446 DOI: https://doi.org/10.1109/ISGT-LA.2019.8895446

D. C. Martins, A. H. de Oliveira, I. Barbi, -Retificador Trifásico Isolado com Correção do Fator de Potência Empregando o Conversor CC-CC SEPIC em Condução Contínua‖, Eletrônica de Potência, vol. 6, nº 1, pp. 08-15, Dez. 2001. https://doi.org/10.18618/REP.2001.1.008015 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2001.1.008015

C. J. O. Junior, L. P. Pires, L. C. de Freitas, E. A. A.Coelho, G. B. Lima, L. C. G. de Freitas, -Design, Analysis and Performance of a Bidirectional Solar Inverter with a Global and Independent Maximum Power Extraction Technique, IET Power Electronics, vol. 11, nº 1, p 221-228, Feb. 2018. https://doi.org/10.1049/iet-pel.2017.0342 DOI: https://doi.org/10.1049/iet-pel.2017.0342

G. B. Lima, A. P. Finazzi, L. C. de Freitas, J. B. Vieira, E. A. A. Coelho, V. J. Farias, C. A. Canesin, L. C. G. de Freitas, -Single-Phase High Power Factor Hybrid Rectifier Suitable for High-Power Applications‖, IET Power Electronics, vol 5, nº 7, pp. 1137-1146, Aug. 2012. https://doi.org/10.1049/iet-pel.2011.0172 DOI: https://doi.org/10.1049/iet-pel.2011.0172

G. Tibola, I. Barbi -Isolated Three-Phase High Power Factor Rectifier Based on the SEPIC Converter Operating in Discontinuous Conduction Mode, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 28, nº 11, pp. 4962-4969, Nov. 2013. https://doi.org/10.1109/TPEL.2013.2247775 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2013.2247775

M. E. T. Souza, Ê. C. Resende, F. C. Melo, G. B. Lima, L. C. G. de Freitas, -Computational Implementation and Comparative Analysis of Phase-Locked Loop (PLL) Methods Under Different Power Quality Disturbances‖,2019 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference - Latin America, pp. 1-6, Sep. 2019. https://doi.org/10.1109/ISGT-LA.2019.8894920 DOI: https://doi.org/10.1109/ISGT-LA.2019.8894920

B. M. A. Ribeiro, L. C. G. Freitas, G. B. Lima, D. B. Rodrigues, -A Bidirectional Single-Phase Hybrid Rectifier Proposal for Sinusoidal Input Current Imposition, DC Bus Voltage Regulation and Active Power Injection onto the AC Grid‖,17th International Conference on Harmonics and Quality of Power, pp. 545-550, Oct. 2016. https://doi.org/10.1109/ICHQP.2016.7783391 DOI: https://doi.org/10.1109/ICHQP.2016.7783391

Published

2020-09-30

How to Cite

[1]
V. F. Barbosa, A. O. C. Neto, G. B. Lima, and D. B. Rodrigues, “Análise e Desenvolvimento de um Retificador Híbrido Monofásico Bidirecional com Compensação Série no Barramento CC para Aplicações em Microrredes”, Eletrônica de Potência, vol. 25, no. 3, pp. 305–315, Sep. 2020.

Issue

Section

Original Papers