Transformador eletrónico de 3 estágios com retificador de topologia MMC.

Abstract

In recent years, a significant increase in decentralized power generation has been observed,mainly driven by the increasing usage of renewable energy sources. This decentralized scenario of energy production has imposed new challenges regarding the control, automation, and stability of electrical power systems in general. In this context, the solid-state transformer,also known as a power electronics transformer, emerges as a technology with the potential to gradually replace the classic transformer, due to their modularity, as bidirectional systems,they assume an active role in mitigating network failures, regulate harmonics, and correct the power factor. In addition, these newest transformers are more compact and lighter than magnetic transformers. The main goal of the current dissertation will be the development of a modular multilevel converter for the rectification stage of the solid-state transformer, with a predictive control strategy, in order to control the three-phased grid currents, circulating currents, and the voltage of the capacitors of the submodules. For this purpose, an experimental assembly will be built, including all the necessary interfaces for the control, and monitoring of the system by the user. The predictive control strategy will be implemented using the dSpace MicroLabBox control platform along with the ControlDesk computer program. The experimental results obtained will prove the effectiveness of the proposed method.

Nos últimos anos, tem-se observado um aumento significativo na produção descentralizada de energia elétrica, impulsionado principalmente pela crescente utilização de fontes de energia renováveis. Este cenário de produção descentralizada tem colocado novos desafios em relação ao controlo, automação e estabilidade do sistema de energia elétrico. Nesse contexto,o transformador de estado sólido, também conhecido como transformador de eletrónica de potência, surge como uma tecnologia com potencial para substituir gradualmente o transformador clássico, por se tratarem de sistemas modulares, bidirecionais, por possuirem um papel ativo na mitigação de falhas da rede, regularem harmónicos, e corrigirem o fator de potência. Além disso, são mais compactos e leves que os transformadores magnéticos. O objetivo desta dissertação será o desenvolvimento de um conversor modular multinível para o estágio de retificação do transformador de estado sólido, com uma estratégia de controlo preditivo, de modo a controlar as correntes trifásicas da rede, correntes circulantes e a tensão dos condensadores dos submódulos. Para isso, será realizada a construção de uma montagem experimental, com todas as interfaces necessárias para o seu controlo e monitorização do sistema por parte de um utilizador. A estratégia de controlo preditivo será implementada através da plataforma de controlo dSpace MicroLabBox juntamente com o programa de computador ControlDesk. Os resultados experimentais obtidos comprovam a eficácia do método proposto.