Comparação de métodos de controle para microrredes baseados em controle droop e impedância virtual

Abstract

A crescente inserção de fontes de geração distribuída baseadas em energias renováveis tem impulsionado o uso de microrredes como alternativa para aumentar a confiabilidade, a flexibilidade e a eficiência dos sistemas elétricos. Em microrredes isoladas de corrente alternada (CA), o compartilhamento adequado de potência entre conversores paralelizados é essencial para a operação equilibrada do sistema. Nesse contexto, o controle droop é amplamente utilizado por sua facilidade de implementação e operação descentralizada. Entretanto, seu desempenho pode ser prejudicado por assimetrias nas impedâncias de linha, principalmente em microrredes de baixa tensão, nas quais a parcela resistiva das linhas é significativa. Nesse sentido, este trabalho compara três estratégias de controle aplicadas a uma microrrede isolada de corrente alternada trifásica: controle droop tradicional, controle droop com impedância virtual fixa e controle droop com impedância virtual adaptativa. As estratégias foram implementadas em ambiente MATLAB/Simulink e avaliadas em cenários com impedâncias de linha assimétricas e com variação da impedância ao longo do tempo. O desempenho foi analisado com base no erro de compartilhamento de potência ativa e reativa entre duas unidades de geração distribuída, a partir de métricas de performance que avaliam o sinal do erro: IAE, ITAE, ISE, ITSE e o erro em regime permanente (E_ss (%)). Os resultados mostraram que o controle droop tradicional apresenta maior sensibilidade às assimetrias de linha, enquanto a impedância virtual constante melhora o compartilhamento de potência em linhas invariantes no tempo. No entanto, diante da variação da impedância de linha, a estratégia fixa perde desempenho. Já o controle droop com impedância virtual adaptativa apresentou melhor capacidade de compensação, mantendo o compartilhamento de potência mais equilibrado. Assim, conclui-se que o controle droop com impedância virtual adaptativa é uma alternativa promissora para melhorar o compartilhamento de potência em microrredes isoladas.