Three-winding transformer with DC microgrid and active power filter

Trabalho final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica Ramo Automação e Eletrónica IndustrialEsta tese procura estudar uma nova arquitetura para postos de transformação. Estes são, na grande maioria dos casos, constituídos por transformadores de apenas dois enrolamentos (entrada e saída) e, por essa razão, a implementação de microrredes DC requere planeamento e dimensionamento extra. Este trabalho procura criar um dispositivo que facilite a interligação de postos de transformação com microrredes DC. Este dispositivo é composto por dois componentes principais: Um transformador de três enrolamentos – em vez do transformador de dois enrolamentos clássico, usualmente usado nos postos de transformação; um conversor AC/DC bidirecional que interliga a microrrede DC com o transformador. A ideia é que tanto o primário, como o secundário do transformador estão ligados como normalmente encontrado nos postos de transformação – a potência flui da rede para a carga – enquanto o terciário está ligado a ao conversor AC/DC (microrrede). Como referido anteriormente, o conversor é bidirecional o que significa que este pode direcionar a potência para o sistema (e.g.: veículo-para-X) ou para o microrrede (e.g.: carregamento de um veículo elétrico). Adicionalmente, o conversor também funciona como filtro ativo de potência, suavizando a potência reativa e o conteúdo harmónico presente na rede, gerado pelas cargas.This thesis takes a different approach to the classic distribution transformer topology. These transformers usually contain only two windings (input and output) and, for this reason, the addition of DC microgrids onto them requires additional planning and designing. This work aims to create a device in which a DC microgrid can be seamlessly integrated into the system. This device would be composed by two main components: A three-winding transformer – instead of the classical two-winding transformer used in typical distribution transformers. A bi-directional AC/DC converter which function is to interface between the DC microgrid and the transformer. The idea is that both primary and secondary windings of the transformer work as commonly known in a distribution transformer – power flows from the grid to the loads – while the terciary winding interconnects the AC/DC converter to the system. As mentioned above, the converter is bi-directional which means it can direct the power to the system itself (e.g.: vehicle-to-X topology) or to the DC microgrid (e.g..charging an electric vehicle). Furthermore, the converter is also capable of working as an active power filter, softening the reactive power and harmonic content present in the grid, which is generated by the loads.N/