Transmissão em Corrente Contínua

Transcrição

1 Transmissão em Corrente Contínua CONTROLE PARA SISTEMAS DE TRANSMISSÃO EM CC Prof. Júlio Borges e Souza

2 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE Os controlaores as pontes conversoras são responsáveis pela manutenção as correntes, tensões, ângulos e isparo α e e extinção, em valores pré-eterminaos para a operação em regime permanente, e também pela sua moificação aequaa urante os períoos transitórios subsequentes a istúrbios nos sistemas ca/cc.

3 Ponte Conversora Tensão cc

4 Ponte Retificaora Circuito Equivalente

5 A equação e regulação poe ser escrita nas formas: V. Ponte Inversora Circuito Equivalente V 0.cos RC I V V 0.cos RC. I

6 HVDC Circuito Equivalente

7 HVDC Sistema e Controle

8 Circuito Equivalente e um Sistema CC em Regime Permanente

9 MEIOS BÁSICOS DE CONTROLE Vr V o1.cos Vi V o2.cos R Rc 1 Rl Rc 2 I V r V R i V 01.cos V 02. cos R c1 I e V em qualquer ponto a linha só poem ser controlaas por variações em V r e V i pois R são parâmetros o sistema R l R c2

10 MEIOS BÁSICOS DE CONTROLE I V r V R i V 01.cos V 02. cos R c1 R l R c2 Métoos e controle e V r e V i tensões internas - Alterano os valores as tensões ca e alimentação V 01 = 3 6. V π - Controle a excitação os geraores - Utilização e transformaores provios e taps - Alterano o ângulo e ignição (α) para o retificaor e o ângulo e extinção () para o inversor - Sistema e geração e pulsos e ignição Velociae e controle: α ou - 1 a 10 ms; taps 5 a 6 s por estágio.

11 LIMITAÇÃO DO CONTROLE MANUAL Distúrbios no sistema CA e alimentação ou faltas nos conversores - rápia restauração pelo sistema e ignição V V r ( Rc 1 Rl1). I V 01.cos ( Rc 1 Rl1 ). I V V i ( Rc 2 Rl 2). I V 02.cos ( Rc 2 Rl 2 ). I

12 LIMITAÇÃO DO CONTROLE MANUAL Para valores constantes e V 01, V 02, α e a representação e V = f(i ) será uma reta V V V V r i ( Rc 1 Rl1). I V 01.cos ( Rc 1 Rl1 ). I ( Rc 2 Rl 2). I V 02.cos ( Rc 2 Rl 2 A corrente I é bastante sensível às variações as tensões e alimentação o retificaor e o inversor. I ). I V r V R i

13 CORRENTE CONSTANTE x TENSÃO CONSTANTE Métoos e controle e potência e um sistema CC P = V. I - Manter a tensão constante e variar a corrente - Manter a corrente constante e variar a tensão Consierações para a efinição o métoo - Limitação e variação a corrente evio a: - Variações a tensão o sistema CA - Faltas na linha CC e nos conversores - Minimizar as peras

14 CORRENTE CONSTANTE x TENSÃO CONSTANTE Consierações Limitação a variação a corrente - Manteno-se a tensão constante - As correntes e curto circuito são altas - Sistema ca impeâncias - Sistema cc - resistências - Manteno-se a corrente constante - Termos ieias I cc = I n - Na prática I cc = 2.I n - Falta circuito aberto sobretensões ( raras ) O métoo a corrente constante é mais vantajoso

15 CORRENTE CONSTANTE x TENSÃO CONSTANTE Consierações Minimização as Peras - Peras epenentes a corrente - R.I 2 - I constante peras constantes para qualquer P - V constante peras variáveis - Peras epenentes a tensão - I constante peras variáveis - V constante peras constantes - As peras epenentes a tensão são inferiores àquelas epenentes a corrente O métoo a tensão constante é mais vantajoso

16 - Limitação a corrente máxima evitar anos nas válvulas e outros ispositivos - Limitação as flutuações a corrente quano a ocorrência e flutuações na tensão e alimentação - Conservar o fator e potência tão alto quanto possível ( ieal: α min =0º; real: α min entre 5º a 7º) - Evitar falhas e comutação no inversor - ( min =15º) CARACTERÍSTICAS DESEJADAS PARA O SISTEMA DE CONTROLE - Válvulas constituías por associação série-paralela e tiristores permitir que a tensão anoo-catoo atinja um valor suficiente para causar a ignição simultânea e toos os elementos

17 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS INDIVIDUAIS - Consierano um ponto nos terminais o retificaor Com R c2 > R l tem-se: V V. I 01. cos Rc 1 V V ). I 02. cos ( Rl Rc 2 SISTEMA IMPRATICÁVEL

18 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS INDIVIDUAIS - O retificaor eve ser provio e um ispositivo para manter a corrente I constante linha vertical ( >90º) CCC Constant Current Control - O inversor eve ser provio e um ispositivo para manter o ângulo e extinção constante CEA Constant Extinction Angle control

19 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS INDIVIDUAIS - A característica o retificaor poe ser alteraa para a esquera ou para a ireita alterano-se a corrente e comano (orem ou referência) - A característica o inversor poe ser alteraa para cima ou para baixo alterano-se a tensão CA e alimentação

20 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS INDIVIDUAIS I V r V R i V 01.cos V 02. cos R R R c1 l c2 - Corrente I meia iferente a e referência regulaor atua no ângulo e ignição o retificaor - Tensão V meia iferente a e referência alteração o tap o transformaor (isto altera - o CEA atua retornano ao valor e referência e altera I o CCC atua retornano I ao valor e referência) O retificaor controla a corrente O inversor controla a tensão ()

21 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS INDIVIDUAIS I V r V R i V 01.cos V 02. cos R R R c1 l c2 - Se a tensão no inversor é elevaa, a tensão o retificaor também eve ser aumentaa e um valor equivalente, para que a corrente seja mantia constante iminuição e α. - Quano α atinge seu valor mínimo a tensão e alimentação eve ser aumentaa tap o trafo (proceimento automático e forma a manter α entre 10º e 20º) Manter alto f p margem para aumento e V r

22 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS INDIVIDUAIS I V r V R i V 01.cos V 02. cos R R R c1 l c2 - Característica acima: o retificaor consegue manter I constante para qualquer conição ca Isto não é possível O retificaor eve ser otao e um controle para manter α=α min CIA Constant Ignition Angle Control

23 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS INDIVIDUAIS I V r V R i V 01.cos V 02. cos R c1 R l R c2 - Em conições normais e tensão CA o segmento e corrente constante etermina o ponto e operação o conversor - No caso e granes reuções a tensão CA o retificaor, o trecho e α=α min (constante) é que etermina o ponto e operação A figura apresenta uas característica para α=α min e ois valores para a tensão e alimentação o retificaor

24 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS INDIVIDUAIS I V r V R i V 01.cos V 02. cos R c1 R l R c2 - No caso a tensão e alimentação o retificaor ser muito reuzia, a característica para α=α min ficará abaixo a característica o inversor e não haverá intersecção entre as uas característica não haverá ponto e operação. - A corrente e a potência seriam reuzias a zero. Solução Equipar o inversor com um CCC

25 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS INDIVIDUAIS - Inversor equipao com um CCC. - A corrente e referência o CCC o inversor eve ser menor o que a o CCC o retificaor. - A iferença recebe o nome e Margem e Corrente. I = 0,1 a 0,15. I - Para aumentar a corrente orem, primeiro aumenta a o retificaor e epois a o inversor. - Para iminuir a corrente orem, primeiro iminui a o inversor e epois a o retificaor

26 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS COMBINADAS - Com o objetivo e promover a reversão e potência em um Sistema CC, ambas estações conversoras evem ser capazes e operar como retificaor ou como inversor. - A reversão e potência é realizaa inverteno-se a tensão e não a corrente. - Um conversor operano como retificaor apresenta sua característica no primeiro quarante o sistema cartesiano V = f(i ). - O mesmo conversor operano como inversor apresenta a corresponente característica no quarto quarante.

27 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS COMBINADAS - Característica conversor I - Característica conversor II

28 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS COMBINADAS - Linha cheia - conversor I opera como retificaor e conversor II como inversor - Linha tracejaa conversor I opera como inversor e o II como retificaor

29 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS COMBINADAS - Conversor I opera como retificaor e conversor II como inversor

30 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS COMBINADAS - Conversor I opera como inversor e o conversor II como retificaor

31 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE I CARACTERÍSTICAS COMPLEMENTARES ÂNGULO DE IGNIÇÃO CONSTANTE NO INVERSOR V r V R i V 01.cos V 02. cos R c1 R l R c2 O CIA limita o valor mínimo o ângulo e isparo as válvulas esta estação conversora. Sua função é evitar que a ponte Inversora entre, por erros operativos, na região retificaora.

32 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS COMPLEMENTARES CONTROLE DO ERRO DA CORRENTE Quano a resistência equivalente e comutação a inversora excee a resistência a linha e corrente contínua, as características o retificaor e o inversor poem apresentar mais e um ponto e cruzamento, provocano instabiliae o controle a ligação em corrente contínua, conhecia como Three Point Cross-Over Instability.

33 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS COMPLEMENTARES CONTROLE DO ERRO DA CORRENTE O Controle o Erro a Corrente moifica a característica estática a inversora no intervalo efinio pela margem e corrente, eliminano o problema.

34 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS COMPLEMENTARES LIMITADOR DA ORDEM DE CORRENTE DEPENDENTE DA TENSÃO O Voltage Depenent Current Orer Limiter ( VDCOL ) tem como função primorial proteger os conversores limitano a orem e corrente quano a tensão no elo é baixa. Quano a tensão no elo cai a valores entre V 1 e V 2, o VDCOL limita a orem e corrente proporcionalmente à tensão contínua iminuino a absorção e reativos pelo conversor.

35 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS COMPLEMENTARES LIMITADOR DA ORDEM DE CORRENTE DEPENDENTE DA TENSÃO A atuação o VDCOL melhora o esempenho transitório o sistema integrao ca-cc. Quano a tensão contínua cai abaixo e V 1, o VDCOL limita a orem e corrente a um valor máximo igual a I 1. Esta atuação tem como finaliae proteger as válvulas as estações conversoras quano e faltas internas ao elo e o sistema e telecomunicações não estiver operano. O VDCOL poe ser incluío em ambas as estações conversoras, ou apenas no retificaor. A característica CIA o inversor eve permanecer acima a característica VDCOL o retif.

36 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA REAL DE CONTROLE CARACTERÍSTICAS COMPLEMENTARES UNIDADE DE BLOQUEIO E DESBLOQUEIO No caso e uma rástica reução as tensões ca aplicaas nos conversores, evio a perturbações nos sistemas ca, o sistema e transmissão em cc poerá eixar e operar ou, então, operar com um alto consumo e reativo, o que é inesejável. Nestas uas situações o STCC eve ser retirao e operação. Há uas formas: - rápio aumento o ângulo e ignição o retificaor; - reução a corrente orem a zero. Com o objetivo e se evitar um impacto muito grane no sistema ca, a reinicialização o STCC é feita a partir e uma certa corrente orem e religamento (I r ), teno um aumento linear seguno uma rampa e inclinação especificaa.

37 O sistema e controle completo poe ser visualizao como três uniaes principais: - Controle Principal ou Controle e fluxo e potência - Responsável pela orem e início e coorenação as ações e controle que alteram o estao operativo o elo (reversão o fluxo e potência, o paralelismo e a entraa ou saía e operação os pólos) e pela coorenação as ações que eterminam e alteram a orem e potência o elo (controle a frequência, amortecimento e oscilações inâmicas as rees ca). - Controle o Polo ou controlaor a corrente para retificaores ou controlaor o ângulo e extinção para inversores - Responsável pela eterminação o erro e corrente contínua, através a comparação o sinal meio e o fornecio pelo controle principal, bem como a margem e corrente no caso o inversor - Controle o conversor SISTEMA DE CONTROLE COMPLETO - Responsável pela efinição os instantes e isparo as válvulas as pontes conversoras, com base no sinal fornecio pelo controle o pólo. Estas uniaes não apenas efetuam o controle o Elo CC mas também fazem com que o conjunto CC esteja iretamente ligao às características o sistema CA.

38 SISTEMA DE CONTROLE COMPLETO O iagrama em blocos simplificao ilustra o sistema e controle completo e um Link DC. As uniaes básicas e controle estão assinalaas por áreas tracejaas.

39 SISTEMA DE CONTROLE COMPLETO O iagrama em blocos completo e um Link DC

40 SISTEMA DE PRODUÇÃO DE PULSOS

41 SISTEMA DE PRODUÇÃO DE PULSOS

42 SISTEMA DE PRODUÇÃO DE PULSOS Sistema com Controle Iniviual e Pulsos

45 SISTEMA DE PRODUÇÃO DE PULSOS Sistema com Controle e Pulsos Igualmente Espaçaos