Resumo: Neste trabalho de pesquisa de doutorado investigou-se a operação de duas tecnologias em discussão atualmente em sistemas de energia elétrica: as microrredes elétricas de corrente contínua (CC) integradas à rede de distribuição convencional em corrente alternada (CA) e o gerador de relutância variável (GRV) para aplicação em um sistema eólico de geração distribuída de pequeno porte. O foco da abordagem realizada neste trabalho consiste no estudo do gerenciamento de potência dentro da microrrede CC, considerando o fluxo bidirecional estabelecido pela fonte renovável de energia elétrica, cargas locais, um sistema de armazenamento de energia (SAE) formado por bancos de baterias, e a integração com a rede elétrica CA de distribuição. As principais técnicas de gerenciamento de potência (power management systems - PMS) em microrredes CC são comparadas qualitativamente para embasar a escolha da estratégia de controle utilizada neste sistema em estudo. Propõe-se uma técnica de gerenciamento de potência do tipo mestre-seguidor baseada em inércia virtual para o sistema de armazenamento de energia, o que garante maior flexibilidade e autonomia para a microrrede CC em estudo. Em caso de falha na linha de comunicação, uma estratégia de droop modificado é utilizada como suporte para aumento da confiabilidade do sistema. Este trabalho propõe ainda a otimização do desempenho do GRV para aplicações em sistemas eólicos. A otimização é realizada através da escolha adequada dos parâmetros de controle da máquina elétrica, utilizando a técnica de planejamento de experimentos computacionais, com objetivo de maximizar a eficiência da geração e reduzir a ondulação de torque eletromagnético. Mostra-se que o uso do GRV na microrrede introduz componentes de distorção não desejadas no barramento CC. As frequências dessas componentes são propagadas nas correntes elétricas injetadas na rede de distribuição, reduzindo a qualidade da energia elétrica do sistema. Um conversor CC-CC bidirecional de interface é utilizado para obter o desempenho ótimo do GRV conectado à microrrede CC, bem como para mitigar parte das distorções de tensão causadas pela conexão do GRV. Os resultados experimentais apresentados neste texto validam a aplicabilidade do sistema de gerenciamento de potência proposto para microrredes CC operando no modo conectado à rede elétrica de distribuição. Além disso, os resultados obtidos indicam que o sistema eólico com GRV otimizado, utilizando o conversor de interface, apresenta desempenho superior em relação à estratégia convencional de conexão direta, comumente encontrada na literatura. Com os estudos realizados nesta tese, espera-se contribuir para a viabilidade técnica da integração de geração eólica distribuída com GRV em microrredes de corrente contínua, com o intuito de aprimorar os sistemas modernos de distribuição de energia elétrica Ver menos

Abstract: This Ph.D. thesis investigates the operation of two emergent technologies: the DC microgrids integrated into the AC utility grid and the switched reluctance generator (SRG) for application in small wind systems as distributed generation. The approach in this thesis is the study of the power management inside the DC microgrid, considering the bidirectional power flow established by the renewable energy resource, local loads, energy storage system, and the microgrid integration to the AC utility grid. The main power management techniques for DC microgrids are benchmarked to base the choice of the control strategy applied to the system under study. A master-follower power management strategy based on virtual inertia is proposed for the energy storage system, which returns to the microgrid increased flexibility and autonomy. In the event of a communication line failure, an adaptive droop strategy is applied as a backup to improve the system's reliability. Another proposal is the SRG performance optimization for wind systems application using the optimal control parameters obtained through the technique called design of computational experiments. The goal is to maximize the generator efficiency and reduce the electromagnetic torque ripple. It is shown that the SRG connection to the microgrid introduces undesired distortion components into the DC bus. These frequency components are propagated to the electric currents injected into the utility grid, thus reducing the system power quality. A bidirectional DC-DC interface converter is used to obtain the SRG optimum performance when connected to the microgrid. Moreover, the interface converter adds a filter functionality to mitigate part of the undesired frequency components. The experimental results presented in this thesis validate the proposed power management applicability. In addition, the obtained results indicate that the SRG wind system using the interface converter returns better performance compared to the conventional direct connection approach Ver menos