Paralelo de inversores trifásicos para UPS modulares

Abstract

O crescimento da população bem como a procura de melhor qualidade de vida por parte da mesma motivou o aparecimento de infraestruturas de elevada importância para a sociedade(hospitais, "data centers", unidades industriais, etc.), tendo como consequência o aumento global na utilização de energia elétrica. O aumento de dependência energética aliado ao aumento da poluição associada à sua geração (combustíveis fosseis), tem suscitado a procura de novas tecnologias para geração, distribuição e utilização da mesma. A integração de diferentes recursos energéticos de forma distribuída e a utilização de sistemas UPS em larga escala demonstram um elevado potencial para ultrapassar as dificuldades citadas. Desse modo, a utilização de inversores em paralelo ligados a um único barramento DC pode ser vantajoso porque os mesmos podem ser alimentados por diferentes fontes de energia. No entanto, o paralelo de inversores potencia o aparecimento de correntes de circulação que pode degradar o desempenho dos mesmos e, no limite, levar à sua destruição. O presente trabalho tem como principal objetivo o desenvolvimento de uma estratégia de controlo para o paralelo de inversores UPS que assegure uma tensão de saída de elevada qualidade, independentemente da carga. Devido ao seu elevado desempenho foi utilizado o controlo preditivo baseado em modelos de estados finitos (FCS-MPC) para o controlo dos dois inversores. A estratégia de controlo desenvolvida foi implementada em ambiente de simulação deforma a comprovar a sua eficácia. Diferentes cargas e diferentes parâmetros de circuito foram considerados de forma a assemelhar-se a uma situação experimental. A possibilidade de selecionar o regime de carga de cada inversor foi avaliada. A comparação entre diferentes estratégias de controlo foi também discutida.

Population growth along with the search for a better quality of life motivated the appearance of infrastructures of high importance for society (hospitals, data centers, industrial units, etc.) which resulted in a global increase in the use of electricity. The increase in both energy dependence and pollution associated with its generation (fossil fuels), has prompted the search for new technologies for energy generation, distribution and use. The integration of different energy resources in a distributed form and the use of uninterruptible power supply systems on a large scale demonstrate high potential to overcome the aforementioned difficulties. Thus, the use of inverters in parallel connected to a single DC bus can be useful given that they can be powered from different sources of energy. However, the parallel of inverters triggers the appearance of circulation currents that can degrade their performance and, possibly, lead to their destruction. The main objective of the present work was the development of a control strategy for the parallel of UPS inverters that ensures a high-quality output voltage, independent of load. Due to its high performance, Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC) was used to control both inverters. The developed control strategy was implemented in a simulation environment to prove its effectiveness. Different loads and different circuit parameters were considered in trying to resemble an experimental situation. The possibility of selecting the load regime for each inverter was evaluated. The comparison between different control strategies was also discussed.