Projeto de Sistemas de Alimentação de Cargas Emergentes em Corrente Contínua

Abstract

Os sistemas de alimentação em corrente contínua têm como principal função alimentar todos os equipamentos de supervisão, controlo, iluminação de emergência, comunicações e proteções existentes numa infraestrutura da rede de distribuição, destinada a funções de transformação, corte e seccionamento. A facilidade em armazenar energia em corrente contínua, em detrimento da corrente alternada, tem vindo também a ser utilizada como alimentação dos equipamentos mais críticos preferencialmente com nível de tensão de 110V. Sendo os equipamentos a alimentar cargas emergentes, em situação alguma deverão perder a alimentação, sob pena da instalação ficar sem controlo correndo riscos com consequências graves. A necessidade de alimentação ininterrupta é reforçada pelo facto da maior parte das infraestruturas serem operadas remotamente.Nesta dissertação é implementado o sistema já presente na grande maioria das subestações, adicionando uma fonte de energia renovável através de painéis fotovoltaicos. Os constituintes do sistema são portanto, um módulo retificador AEG PM120-15 de 2000 W, os painéis fotovoltaicos e um sistema de armazenamento, todos ligados no barramento DC de 110 V. Assim, o objetivo desta dissertação consiste em controlar os fluxos de potência que ocorrem no sistema global. Para tal são dimensionados os conversores DC-DC que fazem a interligação entre as fontes e o barramento DC, aplicando estratégias de controlo que permitam um controlo eficaz dos mesmos, extraindo a máxima potência dos painéis e fornecer/absorver energia do barramento DC, respetivamente.O sistema é implementado em Matlab/Simulink onde é realizado o estudo da dinâmica do sistema, implementando inicialmente cada componente individualmente testando os algoritmos de controlo e os métodos aplicados. Por fim analisa-se o comportamento do sistema global reagindo a alterações da carga a alimentar e fazendo a gestão bidirecional do sistema de armazenamento.

The main function of DC power supply systems is to feed all the supervision, control, emergency lighting, communications and protection equipment existing in a distribution network infrastructure, intended for transformation, cutting and sectioning functions. The ease in storing energy in direct current, instead of alternating current, has also been used to feed the most critical equipment preferably with a voltage level of 110V. As the equipment is feeding emerging loads, they shouldn't lose under any circumstances, otherwise the installation will be out of control, running risks with serious consequences. The need for uninterrupted power supply is reinforced by the fact that most of the infrastructures are operated remotely.In this dissertation, is implemented to the system already installed in most substations, adding a renewable energy source through photovoltaic panels. The constituents of the system are therefore a 2000 W AEG PM120-15 rectifier module, the photovoltaic panels and a storage system, all connected to the 110 V DC bus. Thus, the objective of this dissertation is to control the power flows occurring in the overall system. To do this, the DC-DC converters that make the interconnection between the sources with the DC bus are dimensioned, applying control strategies that allow an effective control of them, extracting the maximum power from the panels and supplying/absorbing energy from the DC bus, respectively.The system is implemented in Matlab/Simulink where the dynamics of the system is studied, initially implementing each component individually, testing the control algorithms and methods applied. Finally, the behavior of the overall system is analyzed reacting to changes in the load to be fed and making the bidirectional management of the storage system.