Diagnóstico de avarias em fontes de energia ininterrupta ligadas em paralelo

Abstract

A maioria dos sistemas de energia atuais apresentam uma eficiência e performance de nível elevado, fruto da evolução de processos de conversão de energia e aplicações robustas, motivadas pelo desenvolvimento da eletrónica de potência. Posto isto, surge a necessidade de criar não só sistemas funcionais ao nível da qualidade do serviço, mas também garantir a segurança e manutenção de estabilidade dos próprios sistemas. As fontes de tensão ininterruptas garantem o abastecimento de cargas críticas num sistema de energia elétrico e o seu funcionamento em paralelo garante uma maior disponibilidade de potência instalada. A crucial importância destes sistemas de energia requer uma atenção especial aos elementos com maior propensão a falhas, como os elementos passivos, nomeadamente condensadores e bobinas. Sendo assim, tendo como garantia que a conexão em paralelo é alcançada, resta agora dotar este tipo de sistemas de mecanismos de aprovisionamento e deteção de falhas que lhes confiram um carácter de excelência. Esta dissertação tem como principal objetivo a avaliação da implicação que alterações graduais nos elementos de filtragem têm na performance dos sistemas UPS, bem como implementação de mecanismos de deteção de parâmetros em tempo real, indicadores da degradação desses elementos críticos. Neste sentido, foram implementados métodos de simulação capazes de detetar alterações desses elementos passivos, nomeadamente bobinas e condensadores, presentes num sistema UPS composto por duas unidades multinível com funcionamento em paralelo, com uma topologia NPC e uma estratégia de controlo FCS-MPC.

Most current energy systems have a high-level efficiency and performance resulting from the evolution of energy conversion processes and robust applications, motivated by the development of power electronics. As such, there is a need to create not only functional systems with regard to the quality of service but also to ensure the safety and maintenance of the stability of the systems themselves. The uninterruptible power supplies guarantee the energy supply of critical loads in the electrical system, and their parallel connection offers greater availability of installed power. The crucial importance of these energy systems requires that special attention be given to the elements that constitute a higher risk of failures, such as the passive elements, namely capacitors and coils. Therefore, as long as the parallel connection is achieved, it is imperative that these systems are equipped with provisioning mechanisms and fault detection which ensure a high level of excellence. The main objective of this thesis is to evaluate the effect that gradual changes in filtering elements have on the performance of the UPS systems and concomitantly implement parameter estimation mechanisms in real-time, which are useful indicators of the degradation of these critical elements. In order to do this, simulation methods which were able to detect changes in the inductors and capacitors were implemented. By using the proposed technique, only sensors required for UPS controllers are used with no additional hardware being required.