Nas simulações anteriores o MPPT estava desligado, portanto, as condições de operação do sistema fotovoltaico não estavam na condição de máxima potência. Na simulação apresentada nesta seção o MPPT é ativado no instante de três segundos e o sistema rastreia e se acomoda em uma condição onde o PPT (ponto de máxima potência) é atingido. As curvas são apresentadas através da Figura 7-64.
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 7-64 - Curvas da simulação em que o MPPT é ativado
Ao observar as partes (a) e (b) da Figura 7-64, pode-se observar a ação do MPPT nas correntes injetadas no inversor e na tensão do link CC, onde o MPPT está diretamente conectado. O conversor boost introduz um nível de isolamento entre a matriz fotovoltaica e o inversor o que reduz o efeito do MPPT sobre a matriz fotovoltaica. O impacto do MPPT é "absorvido" pelo conversor boost através da alteração do índice de modulação pelo controlador PI ligado ao conversor, o que pode ser observado através da Figura 7-65.
Figura 7-65 - Comportamento do índice de modulação do conversor boost
Uma consequência do emprego do MPPT é o surgimento de uma modulação nas variáveis do sistema como pode ser observado através da Figura 7-64 e da Figura 7-65.
7.7
Conclusão
Neste capítulo foi apresentado um estudo de caso onde uma unidade de geração não convencional (fotovoltaica) e seus controles associados foram representados no Framework conectados a um sistema de transmissão composto por unidades de geração síncronas.
O objetivo deste estudo de caso é demonstrar a aplicabilidade do Framework na simulação de sistemas de geração não convencionais onde novos modelos matemáticos são necessários. É apresentado também a implementação de um dispositivo discreto e sua utilização em uma simulação mista, ou seja, em uma simulação onde dispositivos digitais e analógicos estão presentes. Pode-se concluir, então, que o Framework possui uma versatilidade que torna possível a implementação de componentes de geração distribuída, conectados ao sistema elétrico convencional, de forma simples e coerente.
8
Conclusão
Ao longo deste texto foi apresentado o Framework desenvolvido que provê ferramentas essenciais para o desenvolvimento de programas para simulação dinâmica de sistemas de potência.
Esta ferramenta permite que o pesquisador ou estudante escreva seu próprio programa para testar novas topologias de controle ou novos dispositivos cujas implementações em um pacote de software comercial são de difícil execução.
As classes orientadas a objetos que representam matrizes e vetores trazem para o C++ as facilidades disponíveis no Matlab para tratamento de matrizes e vetores (tanto não esparsos como esparsos).
As classes que representam blocos e sistemas permitem que os sistemas dinâmicos, que se deseja simular, possam ser implementados através de conexões entre os blocos e o registro dos mesmos em classe contêiner. As conexões entre estes blocos podem ser alteradas em tempo de execução, permitindo que mudanças nas topologias do sistema sofram alterações de forma dinâmica.
As classes que representam blocos não são apenas blocos dinâmicos fechados, a classe ancestral TBlock permite que novos blocos representando a dinâmico de novos dispositivos sejam implementados escrevendo uma quantidade mínima de código de programação. Podem ser implementados blocos de tempo contínuo e de tempo discreto, pode-se implementar blocos que implementem inteligência artificial ou qualquer técnica não convencional de controle.
As classes que representam os sistemas dinâmicos são desacoplados das classes que implementam os métodos de integração numérica. Neste trabalho foram implementados dois métodos de integração numérica, o explícito Runge-Kutta de quarta ordem e o implícito trapezoidal, mas outros métodos também podem ser implementados e utilizados sem qualquer modificação no restante do Framework.
Foram apresentados dois blocos fundamentais para simulação dinâmica de sistemas de potência: gerador síncrono e rede elétrica. Os demais dispositivos podem ser implementados pelo próprio usuário do Framework. Para exemplificar o uso do Framework, foram desenvolvidos vários blocos que representam os dispositivos presentes na UHE Tucuruí para o desenvolvimento de um simulador que permitiu validar o Framework ao comparar os resultados obtidos com ensaios experimentais e com resultados fornecidos por outros softwares.
Neste trabalho foi apresentado o desenvolvimento de uma infraestrutura de software que permitirá o desenvolvimento de muitas aplicações. Utilizando os recursos fornecidos pelo Framework, pode-se propor futuros trabalhos na implementação de modelos de inversores, geradores eólicos, geradores fotovoltaicos e outras formas de geração de energia elétrica que venham a surgir.
O novo cenário delineado pela geração distribuída, impõe a necessidade de uma reavaliação dos modelos matemáticos, e suas implementações numéricas, dos dispositivos utilizados em sistemas elétricos de
potência o que resulta em novos desafios no desenvolvimento de simuladores. Neste novo cenário, as redes de distribuição (redes bastantes malhadas) não se comportam mais como entidades passivas que apenas absorvem a energia transmitida até os centros de consumo, com a massificação da geração distribuída, as redes de distribuição poderão, inclusive exportar seus excedentes de produção para os sistemas de transmissão e subtransmissão.
A geração distribuída está provocando uma revolução no setor elétrico, onde os simuladores possuem um papel fundamental. Neste contexto de reinvenção dos simuladores, o Framework apresentado nesta tese contribui fornecendo novos conceitos e metodologias que poderão ajudar neste processo.
É necessário que o Framework seja acrescido de novas classes que representem dispositivos polifásicos e novos algoritmos de fluxo de carga trifásicos sejam inclusos. Ferramentas como fluxo de carga contínuo e fluxo de carga ótimo e análise de pequenos sinais deverão ser adicionados. A estabilidade numérica deve ser avaliada na representação de sistemas com redes malhadas, no entanto, o foco principal dos futuros trabalhos baseados no Framework aqui apresentado, consistirão no desenvolvimento de novas classes derivadas de TBlock que representem a dinâmica dos mais diversos dispositivos.