"Análise da estabilidade de um sistema composto por um único Recurso Baseado em Inversor e uma barra infinita: sincronização via PLL
Nome Completo:
Jesus Joel Flores Chavez
Unidade da USP:
Escola de Engenharia de São Carlos
Programa de Pós-Graduação:
Engenharia Elétrica
Nível:
Mestrado
Resumo:
A crescente penetração de geração baseada em inversores nos sistemas elétricos modernos está transformando significativamente a dinâmica de operação e impondo novos desafios em termos de estabilidade e controle. Diferentemente das unidades geradoras síncronas convencionais, os recursos baseados em inversores não possuem inércia rotacional inerente, tornando-os mais suscetíveis a variações rápidas de tensão e frequência, especialmente em redes elétricas fracas ou pouco interconectadas. Nesse contexto, os conversores do tipo Grid-Following (GFL) desempenham um papel fundamental na regulação de potência ativa e reativa, sincronizando-se com a rede elétrica por meio de um PLL (Phase-Locked Loop). Esse componente de controle é responsável por estimar o ângulo de fase da rede, permitindo a injeção precisa de potência. No entanto, em sistemas com baixa inércia ou com capacidade limitada de regulação de tensão, o desempenho do PLL pode ser comprometido devido a oscilações e distorções na forma de onda da tensão, o que pode levar a fenômenos de instabilidade, como oscilações sustentadas ou até mesmo perda de sincronismo. Este estudo foca na análise do impacto do controle GFL e da sincronização baseada em PLL sobre a estabilidade dos sistemas elétricos. Os mecanismos que levam à instabilidade são investigados, bem como as interações dinâmicas entre os inversores e a rede. Para isso, são utilizadas ferramentas de simulação numérica e métodos analíticos, com destaque para o critério da áreas iguais, uma técnica útil para avaliar a estabilidade transitória do sistema diante de distúrbios. Os resultados obtidos proporcionam uma compreensão mais profunda dos riscos associados ao uso de PLLs em redes fracas e oferecem uma base sólida para o desenvolvimento de estratégias de controle mais robustas. Essas estratégias visam não apenas mitigar os problemas de sincronização, mas também garantir uma operação segura e confiável dos sistemas elétricos modernos com alta penetração de recursos baseados em inversores.