INTEGRANTES: Pedro Alcantara Rafael Cunha Tadeu Cerqueira. Professor e Avaliador: Eduardo Simas Data: 26/03/2013

Transcrição

1 INTEGRANTES: Pedro Alcantara Rafael Cunha Tadeu Cerqueira Professor e Avaliador: Eduardo Simas Data: 26/03/2013 1

2 Sumário Introdução Principais Topologias Derivação ou Paralelo (Shunt) Série Hibrido Princípios de operação e controle Exemplo Simulado Referências 2

3 Introdução Problema de distorção harmônica na rede de distribuição. Cargas não-lineares. Distorções e desbalanceamentos de tensão 3

4 Introdução Solução com filtros passivos: Sendo h a ordem do harmônico que se quer eliminar. Aplicado para cargas não-lineares bem especificas. 4

5 Introdução Solução com filtros ativos de potência: 5

6 Introdução Exemplo de filtragem ativa de corrente de carga não linear. 6

7 Topologia 7

8 Topologia Serie 8

9 Topologia Paralelo ou de derivação (Shunt) 9

10 Topologia Hibrido 10

11 FAP Paralelo FAP Híbrido FAP Série + FP Paralelo FAP em série com FP Paralelo 11

12 Geração do sinal de referência FAP Paralelo Modulação de corrente (sinal de gate) 12

13 Corrente de referência FAP Paralelo Teoria de potência ativa instantânea Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF) Método de detecção de pico 13

14 FAP Paralelo Teoria de potência ativa instantânea 14

15 Teoria de potência ativa instantânea Correntes de referência FAP Paralelo 15

16 FAP Paralelo Teoria de potência ativa instantânea 16

17 Teoria de potência ativa instantânea Filtro passa baixas FAP Paralelo 17

18 Teoria de potência ativa instantânea Filtro passa baixas FAP Paralelo 18

19 Teoria de potência ativa instantânea Distorção de tensão FAP Paralelo 19

20 Teoria de potência ativa instantânea Distorção de tensão FAP Paralelo 20

21 Teoria de potência ativa instantânea Desbalanceamento de tensão 21

22 Teoria de potência ativa instantânea Desbalanceamento de tensão 22

23 Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF) 23

24 FAP Paralelo Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF) 24

25 Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF) PLL (phase-locked loop) FAP Paralelo 25

26 Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF) PLL (phase locked loop) FAP Paralelo 26

27 Método de detecção de pico FAP Paralelo 27

28 Método de detecção de pico FAP Paralelo 28

29 Corrente de referência Comparação dos três métodos FAP Paralelo 29

30 Modulador de corrente Amostragem periódica Portadora triangular Técnica de controle de vetores FAP Paralelo 30

31 Amostragem periódica FAP Paralelo 31

32 Portadora triangular FAP Paralelo 32

33 Técnica de controle de vetores FAP Paralelo 33

34 Reator de conexão FAP Paralelo < 34

35 Capacitor DC FAP Paralelo 35

36 FAP Série + FP Paralelo 36

37 FAP Série + FP Paralelo Especificações do inversor 37

38 FAP Série + FP Paralelo Especificações do inversor K 1 Inversamente proporcional ao fator de qualidade do filtro LC K 2 Depende do desbalanceamento de tensão que precisa ser compensado Relação de espiras do transformador de acoplamento Depende da tensão do barramento DC, K 1 e V ref 38

39 FAP Série + FP Paralelo Filtro de ripple secundário 39

40 Filtro passivo FAP Série + FP Paralelo 40

41 FAP Série + FP Paralelo Proteção do sistema 41

42 FAP Série + FP Paralelo Sinal de referência do gerador 42

43 FAP Série + FP Paralelo Sinal de referência do gerador 43

44 FAP Série + FP Paralelo Gerador do sinal de gate Controlador Proporcional 44

45 FAP em Série com FP Paralelo 45

46 FAP em Série com FP Paralelo 46

47 FAP em Série com FP Paralelo Circuitos equivalentes Compensação de harmônicos de corrente Correção de fator de potência 47

48 FAP em Série com FP Paralelo Compensação de harmônicos de corrente 48

49 FAP em Série com FP Paralelo Correção de fator de potência 49

50 Exemplo Simulado Projeto e Simulação de FILTRO ATIVO monofásico para cargas NÃO LINEARES. Diagrama de Blocos (Topologia Shunt ou Paralelo): Potencia de 1KVA. Inversores usando MOSFET de potência. 50

51 Desenvolvimento teórico: Exemplo Simulado 51

52 Exemplo Simulado Calculando a integral, obtemos: Passa I carga por um filtro Passa-Baixas (Fc=60Hz) e obtem I ativa Amplifica I ativa, para ser proporcional à corrente fundamental. I Shunt = I ativa I carga Corrige também o componente reativo de corrente à 60Hz. 52

53 Exemplo Simulado 53

54 Exemplo Simulado I carga Fundamental Harmônicas 54

55 Exemplo Simulado Corrente na Fonte e na Carga (Sem o Filtro) DHT=126,4% 55

56 Exemplo Simulado Corrente na Fonte e na Carga (Com o Filtro Ativo) DHT=7,01% 56

57 Questões Propostas Compare as topologias de filtros ativos de potência em paralelo, em série e híbrida, destacando vantagens e desvantagens. Analise as diferentes formas de geração da corrente de referência para controle de filtros ativos de potência. Avalie as vantagens e desvantagens de cada uma delas. Calcule a Potência média (ativa) de um circuito em que a corrente na carga tenha o comportamento de um sinal quadrado como segue abaixo: Sendo a amplitude igual à 5 A e a frequência igual 60 Hz. Considere a tensão na fonte igual a 100 V com frequência de 60 Hz. Calcule também qual seria a corrente do filtro ativo (topologia shunt) a ser implementado no circuito, destacando as componentes de frequência (harmônicas) que seriam injetadas no circuito. 57

58 Referências RASHID, MUHAMMAD H. Power Electronics Handbook, 2nd edition. ROCHA, Joaquim Eloir, Projeto e simulação de filtro ativo monofásico. BRAGA, Marcelo Fonseca, Aplicação de filtros ativos e passivos de potência. S. M. Deckmann, Condicionamento de Energia Elétrica e Dispositivos FACTS, Cap. 7. Revista da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potencia SOBRAEP, Vol. 6, Nº 1, Dez/