Desenvolvimento do conversor Intelligent Bypass Switch (IBS) para aplicação no sistema elétrico de potência.

Abstract

Esse trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento do conversor estático denominado Intelligent Bypass Switch (IBS), cuja aplicação é destinada a microrredes de energia. As microrredes são formadas por fontes de geração renovável e tem a capacidade de operar em modo isolado ou conectado ao sistema elétrico de potência (SEP). Para ambos os modos de operação, é necessário utilizar um sistema de controle que monitora em tempo real os dados elétricos da microrrede e atua reconfigurando a topologia de operação da mesma. Os elementos responsáveis por conectar ou desconectar a microrrede do SEP são as chaves estáticas CA. O conversor IBS é um protótipo proposto para atuar em microrredes que operam em modo isolado. Esse protótipo é composto por um sistema de controle inteligente capaz de monitorar em tempo real os valores de tensão, corrente e potência da microrrede, e atuar no sistema comandando a abertura ou o fechamento das chaves estáticas CA. Além disso, o sistema de controle do IBS conta com um algoritmo de identificação de cargas lineares e não-lineares que determina, numa condição de sobrecarga das fontes da microrrede, a carga que deverá ser transferida para a rede elétrica da concessionária (SEP). Outra característica importante no sistema de controle do IBS é a função de detecção do valor zero na tensão e na corrente. Essa função garante o fechamento das chaves estáticas somente no zero de tensão e a abertura apenas no zero de corrente, evitando assim a ocorrência de sobrecorrente e sobretensões no sistema durante a manobra das chaves. O desenvolvimento do conversor estático IBS ocorreu em duas etapas. Na primeira etapa realizou-se a modelagem de uma microrrede no Simulink™, onde foi possível validar a técnica de identificação de carga, o comando das chaves estáticas e a operação da lógica de controle do IBS em um ambiente simulado. A segunda etapa do desenvolvimento do conversor consistiu na montagem do protótipo para realização de ensaios funcionais em laboratório. Nessa fase foram desenvolvidos os circuitos para medição de tensão e corrente, condicionamento de sinal, chaves estáticas CA e a programação da unidade de controle do conversor IBS. Durante os ensaios em laboratório constatou-se a capacidade do protótipo em comandar a abertura e fechamento das chaves estáticas CA com cargas lineares. Por fim, realizou-se um último teste de operação do IBS onde uma carga linear era comutada entre duas redes não sincronizadas e isoladas, simulando assim a atuação do conversor em uma microrrede que opera em modo isolado.