ISEP - DM – Engenharia Electrotécnica – Sistemas Eléctricos de Energia
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Browsing ISEP - DM – Engenharia Electrotécnica – Sistemas Eléctricos de Energia by Sustainable Development Goals (SDG) "04:Educação de Qualidade"
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- Aplicação computacional para dimensionamento de canalizações elétricas em baixa tensãoPublication . MENESES, ADRIANO DA ROCHA; Carvalho, José António BelezaO dimensionamento de canalizações elétricas em baixa tensão exige elevado conhecimento de normas, regulamentos e demais legislação em vigor, que especificam as condições que deverão ser verificadas para realizar o dimensionamento e proteção das instalações de modo a garantir o bom funcionamento e exploração das instalações elétricas. O dimensionamento de canalizações elétricas necessita de consulta de um elevado número de tabelas e cálculos associados que, por consequência, requer grande dedicação e tempo necessário para realizar a função. Esta dissertação tem como objetivo desenvolver uma ferramenta computacional interativa de auxílio ao cálculo de canalizações elétricas em baixa tensão, tendo em conta os critérios de natureza técnica e económica, assim como o dimensionamento dos respetivos dispositivos de proteção, de modo a minimizar o tempo de execução dos projetos de instalações elétricas recorrendo a um programa simples e de fácil de utilização. O programa será desenvolvido em ambiente gráfico interativo de forma que a sua utilização seja intuitiva, simples e de fácil utilização.
- Desenvolvimento de um Voltage Source Converter de interface à rede para sistemas de armazenamento de energia a bateriasPublication . AMORIM, ANDRÉ FILIPE DIAS DE; Brito, Rui Miguel Monteiro deO presente documento contempla um estudo dos principais fatores inerentes à operação e desenvolvimento dos conversores de potência bidirecionais Voltage Source Converters (VSCs). Estes conversores desempenham um papel fundamental no âmbito da integração das energias renováveis, nomeadamente a solar fotovoltaica e a eólica, e de baterias estacionárias, atuando como interface entre estes recursos e a rede. Numa fase inicial, são apresentadas as características mais preponderantes dos VSCs, bem como os princípios genéricos que sustentam o seu funcionamento. As transformadas de Clarke e Park surgem como ferramentas matemáticas que permitem simplificar a análise e o controlo destes conversores. O sincronismo com a rede, a técnica de modulação adotada e o método de controlo são aspetos de particular relevância no âmbito do desempenho destes conversores. Posteriormente, através de uma etapa de modelação, é caracterizado matematicamente o comportamento do VSC, o que permite desenvolver um modelo de controlo adequado. Toda a fundamentação teórica é validada em ambiente de simulação. Partindo das simulações nos domínios de tempo contínuo e discreto, é avaliado o desempenho do VSC sob diferentes condições de operação. Com base no suporte fornecido pela etapa de simulação, é desenvolvido um protótipo laboratorial de um VSC de interface à rede, considerando um sistema de armazenamento de energia a baterias. Após uma breve caracterização do hardware utilizado e da montagem efetuada, são abordados os aspetos fundamentais da implementação prática, incluindo as malhas de controlo e a geração dos sinais associados à modulação, os mecanismos de proteção e o tempo de execução do código desenvolvido. No final, através de um conjunto de ensaios laboratoriais, é validado o desempenho do protótipo concebido. Os resultados obtidos evidenciam a possibilidade de operação do VSC sob os quatro quadrantes de potência, sendo possível carregar ou descarregar as baterias e, simultaneamente, alterar o fator de potência imposto pelo conversor à rede. O controlo desacoplado das potências ativa e reativa, bem como a rápida resposta do conversor perante diferentes referências destas potências, elevam o valor do VSC enquanto solução de suporte à rede e de prestação de serviços de sistema, nomeadamente regulação de frequência e controlo de tensão.
- Estratégias de controlo Maximum Power Point Tracking (MPPT) para painéis fotovoltaicosPublication . SILVA, BERNARDO BAPTISTA VIEIRA; Chibante, Rui Filipe MarquesO aumento da preocupação da população com as questões ambientais tem impulsionado a produção de energia através de fontes de energia renováveis, com principal destaque para a produção por via de painéis fotovoltaicos. A potência extraída de um painel tem relação direta com a temperatura e com a irradiância solar, rápidas variações nestas condições alteram o Maximum Power Point (MPP). Com a implementação das técnicas Maximum Power Point Tracking (MPPT), o controlador ajusta‐se continuamente a estas mudanças visando garantir a melhor extração de potência possível. No caso de o painel estar sob condições Partial Shading Condition (PSC) o rastreamento do MPP torna‐se mais desafiador, devido à existência de Local Maximum Power Point (LMPP), o que exige técnicas mais complexas. Na presente dissertação, são abordados os conceitos teóricos que fundamentam o funcionamento dos painéis fotovoltaicos, designados na literatura inglesa como Photovoltaic (PV). As técnicas MPPT são classificadas em quatro categorias: clássicas, inteligentes, baseadas em otimização e híbridas. As clássicas são as mais simples e económicas, apresentam eficiência limitada em condições de rápidas mudanças ambientais e sob condições de PSC. As técnicas inteligentes destacam‐se pela alta adaptabilidade e pela capacidade de rastreamento em PSC, contudo apresentam uma elevada complexidade de controlo. As técnicas de otimização, baseadas no comportamento animal, conseguem identificar de forma muito precisa o Global Maximum Power Point (GMPP) sob PSC. Por fim, as técnicas híbridas representam uma evolução, ao combinarem diferentes técnicas, com o objetivo de aumentar a eficiência do sistema. No seguimento do estudo das principais técnicas MPPT, é realizada uma análise comparativa, em meio de simulação, de três destas. As duas primeiras são baseadas no método tradicional Perturb and Observe (P&O), distinguindo‐se pela forma como é aplicada a perturbação. Uma atua diretamente no duty cycle do conversor CC/CC Buck utilizado, a outra abordagem altera a tensão de referência sendo o controlador Proporcional Integral (PI) responsável por ajustar o sistema para responder a esta alteração. A terceira técnica é baseada no Gorilla Troops Optimizer (GTO), um método de otimização recente que, no âmbito do MPPT, opera com maior capacidade de resposta em condições de PSC. Devido à não utilização de um modelo matemático para avaliar o impacto de cada indivíduo, o tempo de convergência do GTO aumentou. A nível prático, foram implementadas as duas técnicas baseadas no P&O, com e sem o controlador PI, sendo ambas comparadas com um sistema sem qualquer tipo de técnica MPPT. Os resultados evidenciaram uma clara vantagem na utilização destas técnicas, derivado ao aumento da potência extraída. Observou‐se, ainda, uma maior estabilidade de operação e um ligeiro incremento da potência extraída na abordagem que utiliza o controlador PI, comportamento esperado face aos resultados obtido em simulação.