Uma Técnica Baseada no Método de Circuito Discreto Associado para Simulação em Tempo Real de Conversores de Potência

Oscar Solano Rueda; Cesar J. Bandim; Luís Guilherme B. Rolim

doi:10.18618/REP.2020.1.0057

Authors

Oscar Solano Rueda Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL), Rio de Janeiro – RJ, Brasil
Cesar J. Bandim Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL), Rio de Janeiro – RJ, Brasil
Luís Guilherme B. Rolim Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro – RJ, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2020.1.0057

Keywords:

Circuito discreto associado, FPGA, Geração distribuída, Hardware-in-the-loop, Simulação em tempo real, VSC

Abstract

Este artigo apresenta um simulador em tempo-real para aplicações de eletrônica de potência no qual um módulo FPGA (Field Programmable Gate Array) com representação numérica por ponto fixo soluciona as equações do sistema elétrico modelado, utilizando um passo discreto de 1 µs. A principal contribuição deste trabalho é a proposição de uma técnica para modelagem chaveada de conversores controláveis, baseada no método G-ADC (Generalized Associated Discrete Circuit), que emprega um algoritmo de inicialização para a fonte de corrente em paralelo de cada modelo de chave, de forma a obter uma representação acurada e com uso reduzido dos recursos de cálculo da FPGA. A validação da técnica proposta é realizada mediante a comparação de seus resultados com os obtidos por um software off-line de benchmark, para três sistemas elétricos independentes com conversores fonte de tensão (VSC). Adicionalmente, uma bancada experimental HIL (Hardware in the Loop), na qual um processador digital de sinais (DSP) é conectado através de sinais analógicos e digitais ao simulador em tempo-real, é desenvolvida. Esta bancada mostra a aplicabilidade do simulador proposto na avaliação de controladores embarcados para conversores de potência.

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Author Biographies

Oscar Solano Rueda, Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL), Rio de Janeiro – RJ, Brasil

é engenheiro eletricista (2011) pela Universidad Industrial de Santander (UIS) e mestre em Engenharia Elétrica (2014) pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ). Atualmente é estudante de doutorado na UFRJ na área de simulação de conversores em tempo real. Desde 2014 é pesquisador do Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – Cepel. Suas áreas de interesse são redes elétricas inteligentes, simulação em tempo real, ensaios hardware-in-the-loop e controle de conversores eletrônicos de potência.

Cesar J. Bandim, Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (CEPEL), Rio de Janeiro – RJ, Brasil

possui graduação em Engenharia Eletrônica (1988) e mestrado em Engenharia Elétrica (1991) pela Universidade Federal do Rio de Janeiro. Pesquisador do Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – Cepel desde 1989, atuando nos seguintes temas: medição de energia elétrica, desenvolvimento de soluções para redução de perdas elétricas, medição sincrofasorial e redes elétricas inteligentes. Participa do comitê técnico CE-003:013.001 para modificação/elaboração de normas técnicas ABNT relacionadas a medidores de energia elétrica e de grupos de trabalho a convite do Inmetro.

Luís Guilherme B. Rolim, Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro – RJ, Brasil

nasceu em Niterói, RJ em 1966. É formado em Engenharia Elétrica com Graduação e Mestrado pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1989 e 1993, respectivamente. Recebeu o título de Dr.-Ing. pela Technical University Berlin, Alemanha, em 1997. Desde 1990 é professor do curso de Engenharia Elétrica na UFRJ, nas áreas de eletrônica de potência, acionamentos e controle com microprocessadores. Tem cerca de 100 artigos publicados em conferências e revistas técnicas nacionais e internacionais.

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