Dentro do universao do BESS, sempre é incluído os temas de formação ou seguimento do GRID mas o que realmente são e qual a complexidade deles na aplicação e onde se encaixa o VSG ?
Na sua imensa maioria, o BESS irá se conectar ao grid com este em seu formato constituido dinamicamente e irá simplesmente, após a sua leitura realizada pela conjunto PCS e EMS, segui-lo se adaptando aos seus contornos e características. Já em alguns casos, quando em situação de desconexão do grid, o BESS deverá formar o grid e ajustar todas as suas características elétricas para futura conexão do grid, estes são as modelagens Grid- Following e Grid-Forming.
Em Grid-Forming, o conversor do BESS atua como “fonte de tensão” estabelecendo a amplitude e o ângulo da tensão na barra sem depender de uma rede pré-existente. Tecnicamente, isso é obtido por uma malha externa de controle de tensão que regula a tensão de saída e por um mecanismo de sincronização/autossustentação de frequência baseado em leis de potência. As abordagens mais comuns incluem:
(a) droop P–f e Q–V onde, de forma dinâmica, o erro de potência ativa ajusta a frequência/ângulo, e o erro de potência reativa ajusta a referência de tensão, permitindo compartilhamento de carga entre múltiplas unidades;
(b) VSG/“máquina síncrona virtual”, onde as variaveis de inércia virtual e de amortecimento melhoram a estabilidade e a repartição de potência na redes empregando frequentemente impedância virtual (principalmente indutiva) e controle de corrente com limitação e anti-windup, de modo que, durante faltas, a unidade priorize a injeção de corrente reativa e mantenha estabilidade mesmo sob saturação de corrente.
Em maiores detahes o VSG (Virtual Synchronous Generator) é uma família de controles grid-forming em que o conversor é comandado para reproduzir, de forma equivalente, a dinâmica de um gerador síncrono. Na prática, o controlador calcula a frequência/ângulo a partir de uma “equação de oscilação” (swing equation) com parâmetros virtuais de inércia (J) e amortecimento (D), e gera a tensão de referência do conversor; em paralelo, uma lei de excitação virtual (análoga a um AVR) regula a tensão e/ou potência reativa (Q) com característica Q–V. O resultado é a provisão de inércia sintética e resposta de frequência rápida.
Para garantir estabilidade e compartilhamento de carga entre múltiplas unidades, o VSG costuma ser combinado com droop, impedância virtual e lógica de limitação de corrente durante faltas (mantendo o “ângulo virtual” estável mesmo em saturação). Do ponto de vista de projeto, a sintonia de J e D define o compromisso entre robustez (maior J reduz ROCOF, mas torna a resposta mais lenta) e amortecimento (D reduz oscilações), devendo considerar a força da rede (SCR), atrasos de medição/filtragem, e a coordenação com controles superiores (EMS/AGC) e requisitos de códigos de rede (LVRT/HVRT, suporte de Q em afundamentos).
Já no Grid-Following, o BESS opera tipicamente como “fonte de corrente” controlada: ele mede a tensão da rede e se sincroniza ao ângulo de fase por meio de um PLL (Phase-Locked Loop). A estrutura clássica usa uma malha interna de controle de corrente em dq (com desacoplamento e compensação da tensão de rede) e uma malha externa que converte referências de potência ativa e reativa (P* e Q*) em referências de corrente (Id* e Iq*). Assim, a potência ativa é majoritariamente comandada por Id (componente em fase) e a potência reativa por Iq (componente em quadratura), respeitando os limites do conversor de modo que a combinação de P e Q permaneça dentro da capacidade do equipamento.
Em redes fracas (baixo SCR) e em condições com distorções harmônicas, o PLL pode introduzir acoplamentos e instabilidades (ex.: interação controle–rede), motivo pelo qual técnicas como PLL robusto, controle de impedância, feedforward filtrado, current limiting coordenado com LVRT e até migração para estratégias grid-forming são consideradas para aumentar margem de estabilidade.
Sistemas BESS menos sofisticados, raramente possuem sistemas Grid-Forming e VSG desta forma, vale imensamente verificar os requisitos de conexão e ter garantia do fornecedore que em redes com determinadas características, o BESS irá formar rede e manter conectado quando da entrada do Grid. Deve-se evitar ao máximo situações que de um lado há as baterias perfeitamente carregadas e de outra o grid porém sem que ocorra o seu sincronismo.
Flavio Marqueti – Engenheiro e Diretor Executivo da EVENERGY