Nota 01 — da rede convencional ao controle hierárquico
Universidade Federal do Pará
Fontes, armazenamento e cargas numa fronteira elétrica definida, controlados como uma única entidade, conectada à rede ou ilhada (Lasseter, 2002).
O PCC é o único ponto de troca de energia com a rede. A chave estática abre e fecha.
Sem máquina girante, quem define o comportamento é o controle.
O droop, visto adiante, é o exemplo clássico de controle descentralizado.
A rede é a referência: os conversores seguem sua tensão e frequência.
Transições
Detecção de ilhamento e ressincronização com a rede ficam para a Nota 02.
| CA | CC | Híbrida | |
|---|---|---|---|
| Conexão com a rede e cargas existentes | direta | via conversor | direta no lado CA |
| Conversões para FV e baterias | 1–2 | 1 | 1 |
| Frequência e reativo a controlar | sim | não | só no lado CA |
| Proteção | madura | difícil (sem zero de corrente) | mista |
| Ponto crítico | sincronismo | padronização | conversor de interligação |
A arquitetura define quais variáveis o controle precisa regular.
Sem gerador síncrono, quem dá inércia e amortecimento à frequência?
Como \(P\) e \(Q\) dependem de \(E\), \(V\) e do ângulo \(\delta\)?
\(S\) \(= V\,I^{\ast}\) potência complexa no nó \(V\)
\(I\) \(= \frac{E\,e^{j\delta} - V}{jX}\) lei de Ohm na linha
\(S\) \(= V\,\frac{E\,e^{-j\delta} - V}{-jX}\) conjugando \(I\)
\(S\) \(= \frac{j\,V\,(E\cos\delta - jE\sin\delta - V)}{X}\) \(1/(-j) = j\) e Euler
\(S\) \(= \eq{a}{\frac{E\,V}{X}\sin\delta} + j\,\eq{b}{\frac{E\,V\cos\delta - V^2}{X}}\) separando parte real e imaginária
\(P\) = parte real · \(Q\) = parte imaginária
\[ \begin{aligned} \eq{a}{P} &= \frac{\eq{c}{E}\,V}{\eq{d}{X}}\,\sin\eq{e}{\delta} && \approx\; \frac{E\,V}{X}\,\delta \\[6pt] \eq{b}{Q} &= \frac{\eq{c}{E}\,V\cos\eq{e}{\delta} - V^2}{\eq{d}{X}} && \approx\; \frac{V\,(E - V)}{X} \end{aligned} \]
Para ângulos pequenos (\(\sin\delta \approx \delta\), \(\cos\delta \approx 1\)), a potência ativa depende do ângulo e a potência reativa depende da diferença entre a amplitude gerada e a tensão da rede.
\(P \leftrightarrow \delta\) (frequência) \(\qquad Q \leftrightarrow E\) (amplitude)
Em baixa tensão, onde \(R \gg X\), os papéis se invertem. É o assunto da Nota 02 (impedância virtual).
Droop (estatismo): a frequência cai linearmente com a potência entregue, como no regulador de velocidade de um gerador síncrono.
\[ \eq{a}{\omega} = \eq{b}{\omega^\ast} - \eq{c}{m_p}\,\eq{d}{P} \qquad\qquad \eq{e}{E} = \eq{f}{E^\ast} - \eq{g}{n_q}\,\eq{h}{Q} \]
\(m_{p,i}\,P_{i}^{\max}\) iguais ⇒ cada fonte assume carga proporcional à sua capacidade
É o controle do conversor isolado, como no inversor trifásico.
Limitações do droop clássico
Linhas de pesquisa
Próximo passo (Nota 02): controle descentralizado e hierárquico em detalhe
Universidade Federal do Pará
Campus Universitário de Tucuruí
Faculdade de Engenharia Elétrica
UFPA · Prof. Dr. Raphael Teixeira