Sistema de armazenamento de energia com base em baterias e no ondulador de tensão trifásico

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Automação e Eletrotécnica Ramo de Automação e Eletrónica Industrial

Esta dissertação de Mestrado foi realizada tendo em conta o objetivo de se efetuar o estudo teórico e a sua comprovação, por simulação numérica e ensaios experimentais, de um Sistema de Armazenamento de Energia com Base em Baterias e no Ondulador de Tensão Trifásico. Numa primeira fase foi efetuado o estudo teórico e modelização tanto do conversor estático de potência como do seu método de controlo. O controlo do conversor é feito através do controlo das correntes trifásicas, por comparação das correntes de referência segundo e eixo direto e quadratura , através da técnica de comando PWM (Pulse Width Modulation). De modo a implementar a simulação numérica do sistema, foram efetuadas as transformações de referenciais das tensões e correntes do lado AC. A implementação do sistema de simulação numérica permitiu simular o funcionamento do conversorinicialmente em cadeia aberta e posteriormente em cadeia fechada. Em cadeia fec hada, de forma a comparar dois métodos distintos, foi utilizado o controlo das correntes do conversor através do controlador PI (Proporcional e Integral) e através do controlador histerético. O controlo das correntes do conversor foi efetuado na plataforma de simulação numérica Matlab/Simulink®através do controlador digital do fabricante dSPACE®. A implementação laboratorial teve como base a construção de um protótipo experimental, constituído por um módulo trifásico de potência que funciona com as tensões nominais da rede, sensores de corrente e tensão e acopladores óticos que disponibilizam os sinais de comando para o conversor. Os resultados obtidos pelo protótipo experimental utilizando os dois tipos de controladores validaram os modelos teóricos obtidos pelo Matlab/Simulink®.

Abstract: This Master's thesis was made with the propose of making the theoretical studyand verification by numerical simulation and experimental tests of an Energy StorageSystem based on Batteries and the Three-Phase Voltage Inverter. Initially it was made the theoretical study and modeling of the static power converter and also the control over it. The control is done by controlling the three-phase currents, by comparing the reference current over the direct axis and quadrature by PWM control technology. In order to implement the numerical simulation of the system, they were made the transformations of reference voltage and current of the AC side. The implementation of the numerical simulation system allowed to simulate the operation of the inverter initially inopen chain and then in closed chain. In closed chain, in order to compare two different methods, was performed by using the control of the converter currents through the PI controller (Proportional and Integral). Control of converter currents was conducted in numerical simulation platform Matlab/Simulink®through the digital controller dSPACE®. The laboratory implementation was based on the construction of an experimental prototype, consisting in a three-phase power module that works with nominal voltages of the network, current and voltage sensors and optocouplers that provide the control signals to the converter. The results of the experimental prototype using both types of controllers have validated the theoretical models obtained by Matlab/Simulink®.