Um grupo de pesquisa liderado por cientistas da Universidade do Cairo, no Egito, desenvolveu uma nova estratégia de controle para flutuações de frequência durante o descarregamento de sistemas fotovoltaicos.
“Este artigo avalia o desempenho do controlador de sistema fotovoltaico convencional e mostra suas limitações”, disse o acadêmico. “Uma contribuição importante desta pesquisa é a proposta de um controlador combinado que aumenta tanto o nadir de frequência quanto a taxa de mudança de frequência (RoCoF). Além disso, um controlador modificado é sugerido para facilitar uma transição segura de volta aos níveis normais de descarga”.
A estratégia proposta combina um controlador proporcional-integral (PI) com um controlador RoClof.
O grupo inicialmente simulou um controle de descarga convencional como referência. A simulação foi conduzida no modelo Simulink, definido para uma taxa de penetração PV de 30% e uma variação de carga de 1% ou 0,01 pu. A estratégia de controle convencional, também conhecida como PI droop, permite que os sistemas fotovoltaicos reservem uma parte da energia disponível para fornecer suporte dinâmico em cenários de frequência de curto e longo prazo.
“O método convencional de controle de descarregamento exibe certas limitações quando se trata de fornecer suporte em diferentes frequências”, mostraram os testes. “Embora tenha havido algumas melhorias observadas em termos de nadir de frequência, o nível de mudança visto no RoCof é bastante restrito, resultando no sistema não ser capaz de reverter ao seu estado operacional normal.”
Por esse motivo, o grupo propôs seu controle combinado, que incorpora um controlador RoCof que monitora a rapidez com que a frequência está mudando e, quando reconhece uma queda rápida, envia um sinal ao sistema fotovoltaico para aumentar sua potência. Com isso, ele diminui a queda de frequência, enquanto o controlador PI ajusta a potência fotovoltaica gradualmente e ajuda a trazê-la de volta ao nível designado.
Além disso, o grupo desenvolveu uma versão modificada de seu modelo misto, adicionando um mecanismo de recuperação. Inicialmente, a ação de controle aumenta a potência do sistema fotovoltaico, seguida por uma diminuição gradual ao longo da duração restante do evento. O sistema foi capaz de melhorar o RoCof em 3,11%, em comparação com 0,2% para o método combinado não modificado.
“O controlador modificado se destaca por sua capacidade de manter os níveis de nadir e RoCof de frequência mais baixos entre todos os controladores considerados, enquanto ainda atinge um tempo de estabilização aceitável”, concluiu a equipe. “Além disso, este controlador é capaz de guiar o sistema de volta ao seu ponto normal de operação, garantindo uma operação mais estável e confiável. O controlador modificado tem um tempo de estabilização relativamente mais longo, mas é razoável com suas características de retornar o sistema de controle ao ponto de operação normal.
O método e os resultados do teste foram apresentados em “Enhanced control strategies for managing frequency fluctuations during deloading of a photovoltaic system“, publicado no Ain Shams Engineering Journal.
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