Projetos de Pesquisa
Projetos de Pesquisa Coordenados pelo Professor Ricardo Quadros Machado
Sistema de interconexão de geradores distribuídos em redes de distribuição: síntese de micro grids
(2015 – 2017)
O presente projeto de pesquisa teve como objetivo a complementação de plataformas de geração distribuída com conversores CC/CC e CC/CA para células a combustível do tipo PEM (Proton Exchange Membrane), o gerenciamento da energia produzida por um sistema com integração CC a partir de painéis fotovoltaicos, geradores eólicos de pequeno porte, baterias e ultracapacitores para a injeção do excedente na rede de distribuição e o controle e operação de um conversor multinível em cascata que mantém fluxo de potência constante junto à rede e utiliza armazenadores de energia (baterias e/ou ultracapacitores) e painéis fotovoltaicos (operando no ponto de máxima potência) como fonte primária. Os conversores desta proposta devem operar em um micro grid buscando máxima capacidade de produção de energia, máxima eficiência, compensação local de desequilíbrios e distorções bem como, capacidade de identificação de ilhamento. Além disso, toda a sistemática de controle objetivou a redução do custo da produção de energia, juntamente com a minimização da degradação e aumento da vida útil das fontes.
Alunos envolvidos: Graduação (1); Mestrado acadêmico (2); Doutorado (5);
Integrantes: Ricardo Quadros Machado (Responsável); Giovani G. Pozzebon; Amilcar F. Q. Gonçalves; Cassius R. de Aguiar; Renan F. Bastos; Guilherme H. F. Fuzato; Edson Junior Acordi; Rodrigo Barriviera
Financiador: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo-FAPESP
Sistema de interconexão de geradores distribuídos em redes de distribuição: síntese de micro grids
(2014 – 2016)
Projeto MEC/MCTI/CAPES/CNPq/FAPs n° 71/2013 – Pesquisador Visitante Especial. A Geração Distribuída decorrente do uso de fontes alternativas está sendo incentivada pelo governo federal por meio de órgãos como a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) e Ministério de Minas e Energia com a finalidade de promover soluções para os problemas atuais de fornecimento de energia no Brasil. Ao mesmo tempo, a crescente preocupação em relação ao impacto ambiental através da utilização de combustíveis fósseis para a geração de energia elétrica é um fator que impulsiona a utilização dessas novas soluções. Consequentemente, a utilização dessas fontes, principalmente as que produzem energia na forma contínua e valem-se do uso de conversores eletrônicos para poderem ser conectadas à rede de distribuição, estão sendo alvo de intensas pesquisas tanto no âmbito acadêmico quanto no setor industrial. Neste contexto, o presente projeto de pesquisa visou à complementação de uma plataforma de geração distribuída com conversores CC/CC e CC/CA para células a combustível do tipo PEM (Proton Exchange Membrane), o gerenciamento da energia produzida por um sistema com integração CC a partir de painéis fotovoltaicos, geradores eólicos de pequeno porte, baterias e ultracapacitores para a injeção do excedente na rede de distribuição e o controle e operação de um conversor multinível em cascata que mantém fluxo de potência constante junto à rede e utiliza armazenadores de energia (baterias e/ou ultracapacitores) e painéis fotovoltaicos (operando no ponto de máxima potência) como fonte primária. Os conversores, da presente proposta, operararam em um microgrid buscando máxima capacidade de produção de energia, máxima eficiência, compensação local de desequilíbrios e distorções bem como, capacidade de identificação de ilhamento. Além disso, toda a sistemática de controle objetivou a redução do custo da produção de energia, juntamente com a minimização da degradação e aumento da vida útil das fontes.
Alunos envolvidos: Doutorado (1);
Integrantes: Ricardo Quadros Machado (Responsável); Simone Buso; Giovani G. Pozzebon; Giann B. Reis
Financiador: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-CAPES
Controle e análise da qualidade da energia entre sistemas de geração distribuída que utilizam fontes alternativas de energia
e redes de distribuição
(2008 – 2010)
O interesse na investigação de estruturas que possibilitem a integração de fontes alternativas de energia como forma de minimizar os efeitos da crise energética tem sido incentivada por órgãos reguladores e pelo Ministério de Minas e Energia. Em vista disso, este projeto de pesquisa busca meios que possibilitem a produção de energia elétrica de alta qualidade utilizando sistemas de geração distribuída (GD) conectados à rede de distribuição. Como energia primária pretende-se focar em fontes alternativas de energia que utilizam células de combustível, painéis fotovoltaicos e armazenadores de energias (baterias e super capacitores). Devido à característica de tais fontes, é imprescindível o uso de dois conjuntos de conversores, um DC/DC com característica elevador de tensão e outro, DC/AC que atuará como interface entre a rede da concessionária de energia e a geração distribuída. Esse último deverá controlar o fluxo de energia entre a rede da concessionária e a geração distribuída através da imposição de tensão ou pela imposição de corrente. O efeito da conexão de sistemas de geração distribuída em redes de distribuição poderá trazer efeitos mais prejudicais do que benéfico caso estudos prévios não sejam realizados de forma a evitar problemas de instabilidade e situações de contingência. Na ocorrência dessas situações, o sistema de geração distribuída deverá detectá-la e isolar-se evitando assim, suprir demandas de energia superiores a sua capacidade de geração. Dessa forma, toda essa análise dará subsídios tanto as concessionárias de energia elétrica quanto aos produtores e auto-produtores de energia para a conexão sistemas de geração distribuída em redes de distribuição como também, os procedimentos necessários a serem adotados por eles quando o sistema de distribuição estiver sob contingência (ilhamento).
Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico (3); Doutorado (1);
Integrantes: Ricardo Quadros Machado (Responsável); Giovani G. Pozzebon; Amilcar F. Q. Gonçalves; Nilton E. M. Moçambique; Guido G. Peña
Financiador: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo-FAPESP
Projetos de Pesquisa Coordenados pela Professora Vilma Alves de Oliveira
Controle baseado em medições e suas aplicações
(2017 – Atual)
Na presente proposta, descrevemos o uso de abordagens baseadas em medições para uma importante área ampla de engenharia de controle e para duas áreas de aplicação importantes. A engenharia de controle é o controle robusto e as áreas de aplicação são os métodos de busca de potência máxima de fotovoltaica (PV) arrays e o projeto de droop estratégias de controle para microgrids. A robustez é importante em sistemas de controle em malha fechada pois devem funcionar apesar de perturbações nos parâmetros da planta. Nesta proposta, descrevemos uma abordagem para projetar controladores robustos com base em medidas de resposta em frequência Os resultados preliminares mostram como projetos clássicos baseados em margem de estabilidade podem ser atualizados para uma abordagem assistida por computador mostrando projetos realizáveis através da determinação analítica de superfícies de projeto que qualitativa e quantitativamente exibem compromissos de projeto. O projeto de painéis fotovoltaicos apresenta um problema prático importante onde a determinação automática da potência máxima é desejada sob diferentes condições ambientais. O desafio técnico torna-se mais difícil pelo fato de que as células PV possuem características V-I não-lineares que se alteram com a incidência solar. Propomos uma abordagem baseada em equivalentes de Thévenin pontuais do painel fotovoltaica não linear que podem ser determinados a partir de medições. Esta abordagem pode levar a um algoritmo baseado na medição em tempo real para extrair a potência máxima dos painéis PV. O projeto de estratégias de controle de droop para o compartilhamento de power em microgrids apresenta vários desafios como a mudança na rede de distribuição de acordo com a ocorrência de eventos como conexão/desconexão da rede e fontes. Apresentamos uma proposta para o problema compartilhamento de potência com base em medições. Propomos desenvolver estas duas abordagens de projeto, que serão avaliadas em uma bancada experimental.
Situação: Em andamento
Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico (1);
Integrantes: Vilma Alves de Oliveira (Responsável); Ricardo Quadros Machado; Shankar Prashad Bhattacharyya.
Financiador: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo-FAPESP
Utilização de controle fuzzy para a regulação da potência/tensão de um grupo gerador-motor a biodiesel operando interligado à rede de distribuição
(2011 – 2013)
Este projeto teve por objetivo investigar os efeitos de um grupo motor-gerador (GMG) a biodiesel quando opera conectado à rede de distribuição e propor uma estratégia de controle para o fluxo de potência (ativa/torque e reativa) e para a amplitude da tensão terminal e freqüência do GMG. Será investigada, também, a limitação do uso de controle monovariável baseado em uma malha que regula a potência ativa produzida pelo gerador e outra, que regula a excitação do GMG. A operação interligada utilizará um alimentador padrão IEEE-1547 e um set-up experimental que será conectado à rede trifásica do Laboratório de Fontes Alternativas e Processamento de Energia (LAFAPE). Para avaliar o desempenho do sistema de controle do GMG, o mesmo será submetido a condições adversas de carregamento (cargas não-lineares, desequilibradas, etc.) e de combustível (diesel ou biodiesel) além da operação sob contingência (isolada da rede de distribuição). Espera-se com este projeto contribuir para o desenvolvimento tecnológico e a formação de mestres e doutores para o desenvolvimento de pesquisas avançadas na área de controle e processamento de energia com fontes alternativas, uma vez que, soluções para a produção de energia a partir de fontes alternativas têm sido foco de investimento e discussões por parte de governos e universidades.
Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico (1); Doutorado (1);
Integrantes: Ricardo Quadros Machado; Vilma Alves de Oliveira (Responsável); Giann Braune Reis
Financiador(es): Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo-FAPESP