Introdução Qualidade de energia Qualquer distúrbio presente na rede que possa causar a inadequada operação de um equipamento é considerado um problema de qualidade de energia Principais tipos de Disturbios Harmônicos e Interharmônicos; Sinais portadores; Flutuação de tensão; Afundamentos de tensão e interrupções; Desequilíbrio de tensão; Variações de freqüência; Indução de tensões em baixa freqüência; Componentes CC em rede CA. 1
Classificação dos Filtros ativos Natureza do barramento CC: Fonte de tensão (VSI Voltage Source Inverter) Fonte de corrente (CSI Current Source Inverter) Configuração de conexão: paralelo (Shunt) Série híbrido (filtro passivo mais o ativo) universal (união do filtro paralelo com o filtro série) Sistema de alimentação: Monofásica Trifásica a três fios Trifásica a quatro fios Número de níveis: Dois níveis Três níveis Quatro ou mais níveis 2
Filtros ativos série e paralelo Os filtros ativos são conectados com a rede elétrica para eliminar distorções da tensão da rede (filtro ativo série) e harmônicos de corrente (filtro ativo paralelo) Um filtro ativo série protege a carga contra perturbações na tensão da rede, tais como flutuações, harmônicos e notching Um filtro ativo paralelo funciona como um caminho de baixa impedância para harmônicos de corrente. Fonte: F. Pottker, Tese de Doutorado 3
Condicionador universal de qualidade de energia (UPQC) Em situações em que as correntes drenadas pelas cargas e as tensões da rede apresentem simultaneamente distúrbios, uma combinação de filtro ativo série com o filtro ativo paralelo, o qual é conhecido como UPQC, pode ser usada. A corrente compensada I s e a tensão compensada V L são ondas senoidais e balanceadas. Ainda, o controle do filtro ativo paralelo faz com que a corrente compensada esteja em fase com a tensão, compensando o fator de potência da carga. Filtro ativo série Fonte: Aredes et al. (SBQEE 2005) Filtro ativo paralelo 4
Condicionador universal de qualidade de energia (UPQC) Controlar o fator de potência de entrada (deslocamento de fase e harmônicos). Regular a tensão dos capacitores do barramento CC. Regular a tensão na carga. Poderá fornecer potência ativa e reativa. A potência ativa processada pelo compensador é fornecida pela energia armazenada no barramento CC. 5
Filtro ativo paralelo 6
Filtro ativo paralelo Sistema de controle para o FAP C i rdc i Zc Z rdc B i rdb i Zb Rede CA Z rda Z rdb A N i rda i fpc i Za Carga i fpb i fpa R pc C pc L bp L cp Q v o C o1 R pb C pb L ap C o2 R pa C pa Sensor de Tensão Sensor de Tensão Q1,...,Q6 Drives de Acionamento Sensor de Corrente Sensor de Rede Corrente Sensor de Rede Corrente Modulador PWM Modulador Controlador Rede de Corrente Controlador i refp PWM Modulador de Corrente Controlador i* fp PWM de Corrente i refp Senóide de Senóide Referência de Senóide Referência de Referência X X X Controlador Tensão do Barramento Controlador Desequilíbrio de Tensão V* o V* des 7
DIAGRAMA DE CONTROLE FAP V * o Controlador de Tensão H vb (s) v sen (t) x i * fp(t) Malha de Corrente Controlador de Corrente PWM d p (t) H ip (s) Filtro Anti-Aliasing G al (s) k PWM k ip Planta de Corrente G ip (s) Sensor de Corrente i rd (t) i fp (t) Planta de Tensão G vb (s) Planta de Desequilíbrio G des (s) i Z (t) v o (t) v des (t) Filtro Anti-Aliasing Sensor de Tensão H des (s) G al (s) k vb Controlador de Desequilíbrio V * des Filtro Anti-Aliasing Sensor de Tensão G al (s) k vb
MALHAS DE CONTROLE FAP Malha de corrente I* fp (s) Controlador de Corrente H ip (s) Modulador PWM K PWMp Sensor de Corrente d p (s) Planta de Corrente G ip (s) I Z (s) I fp (s) I rd (s) K ip Malha de tensão total do barramento Controlador de Tensão Ganho Multiplicador V* o I* fp (s) I fp (s) 1 H vb (s) K mp K K V c_des Sensor de Tensão Ganho Equivalente ip AD Planta de Tensão G vb (s) V o (s) K vb Malha de desequilíbrio Controlador Desequilíbrio de Tensão V* I* fp (s) des H des (s) Ganho Equivalente 1 K K ip AD Sensor de Desequilíbrio I fp (s) Planta de Desequilíbrio de Tensão G des (s) V des (s) K des
MODELAGEM FAP Modelo médio equivalente por espaço de estados para planta de corrente e desequilíbrio. v rd (t) i rd (t) Z i Z (t) L p i fp (t) S 1p S 2p v Co1 (t) v Co2 (t) C o1 v o (t) C o2 1º etapa d 1 1 i fp t v Co t v rd t dt L L 1 d 1 v Co t i t dt C p 1 fp o1 i t i t i t rd fp Z 2º etapa p Circuito equivalente do inversor trifásico com ponto médio. d 1 1 i fp t v Co t v rd t dt L L 2 d 1 v Co2 t i fp t dt C p o2 i t i t i t rd fp Z p
MODELAGEM FAP Modelo médio equivalente por espaço de estados para planta de corrente e desequilíbrio. Dp (1 Dp) 0 Lp Lp 1 i 0 fp i fp d D L p p vrd v Co1 0 0 v Co1 dt Co1 0 0 i Z vco 2 vco 2 (1 Dp) 0 0 0 0 Co2 i rd G G ip des s s i vrd v i 1 0 fp 0 1 o Z iˆ fp s Vo dˆ s sl p s vˆ ˆ vˆco 1 s vˆco 2 s 1 iˆ 2sC fp rd vco1 vc 02 0 o ˆ 2C C C o o1 o2
MODELAGEM FAP Modelo médio equivalente por espaço de estados para planta de corrente e desequilíbrio. S 1p v Co1 (t) C o1 v rd (t) i rd (t) Z i Z (t) L p i fp (t) S 2p Circuito equivalente do inversor trifásico com ponto médio. v Co2 (t) v o (t) C o2 G des s Onde G ip s iˆ fp s Vo dˆ s sl s vˆco 1 s vˆco 2 s 1 iˆ 2sC fp 2C o C o 1 C o 2 p o
MODELAGEM FAP Modelo para planta de tensão do barramento por equilíbrio de potência. P I V P o eq o 3 in _ b I eq C o I o R o v o V P o invb s V inpk 1 R o I I 2 eq fp1pk sc o Circuito equivalente para modelo da planta de tensão do barramento. Onde R o 3 1 Gvb s ma 2 sco e m a V inpk V o
PROJETO DOS CONTROLADORES Projeto no domínio da freqüência (plano w) Etapas: 1 Discretizar as funções de transferências das malhas de controle (plano s para o plano z); 2 Aplicar transformação bilinear (plano z para o plano w); 3 Projetar o controlador no plano w; 4 Aplicar transformação bilinear inversa na função de transferência encontrada para o controlador (plano w para o plano z). Requisitos: Margem de fase entre 45º e 90º; Inclinação em 20 db/década na freqüência de cruzamento da curva de ganho em laço aberto (f c ); Freqüência de cruzamento deve ser f c f s /10 (f s frequência de comutação; Freqüência de comutação igual ou menor que a freqüência de amostragem, ou seja, f s f a.
PROJETO DOS CONTROLADORES Especificações para o projeto: Potência nominal 2500W Tensão eficaz na rede (fase neutro) 127V Tensão do barramento 400V Capacitância do barramento 1,5 mf Indutância dos inversores 2,75 mh Frequência de comutação 20 khz Frequência de rede 60 Hz Frequência de amostragem 20 khz Ganho A/D 2 12 /3,0 Ganho dos sensores de tensão 0,01 Ganho do sensor de corrente 0,1 Ganho do PWM 1/3750 Ganho do multiplicador 1
PROJETO DOS CONTROLADORES FAP Controlador de corrente 120 100 MF = 58,5º (2 khz) 80 60 Mag (db) 40 20 FTLA ip H ip 0-20 270 FTLA ip_u K ADKipVoT a 2/ Ta w FTLAip w Hip w 2V L w T p 180 90 Fase (graus) 0-90 -180 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 Frequência (Hz) FTLA ip H ip FTLA ip_u Hip ip H w K Pip ω 1 w 1 2, 4385 2, 0835 1 c k c k e k e k Hip Hip Hip Hip w zip 3, 14110 2, 2611 w 3
PROJETO DOS CONTROLADORES FAP Controlador de tensão total do barramento CC 100 50 0 Mag (db) MF = 36,5º (35,2 Hz) H vb -50 FTLA vb_u -100-150 -45 FTLA vb H vb 3 KmpKvbTa 2 / Ta w FTLAvb w Hvb w ma 4 K C w ip o -90-135 Fase (graus) -180 FTLA vb_u vb H w K Pvb 1 w ω w w ω zvb pvb -225 FTLA vb -270 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 Frequência (Hz) H vb w 2194, 2 w 112, 5 w w 450, 0 2 1, 9778 1 0, 9778 2 5, 4396 10 4 2 3, 0512 10 e k 1 5, 409110 e k 2 c k c k c k e k Hvb Hvb Hvb Hvb Hvb Hvb
PROJETO DOS CONTROLADORES FAP Controlador de desequilíbrio de tensão do barramento CC 50 MF = 59,2º (3,3 Hz) 0 H des Mag (db) FTLA des_u -50-100 0 FTLA des KdesTa 2/ Ta w FTLA w H w K C w des des ip o -45-90 Fase (graus) -135 FTLA des_u H des des H w K Pdes ω w 1 zdes -180 FTLA des 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 Frequência (Hz) Hdes w 12, 5 0, 5414 1 w 1 0, 5415 0, 5412 1 c k c k e k e k Hdes Hdes Hdes Hdes
Simulação Filtro ativo paralelo 20A Icarga 10A 600 400 Vcc [V] 0A 200 I(L1)*30 [A] -10A 0-20A 34.0ms 36.0ms 38.0ms 40.0ms 42.0ms 44.0ms 46.0ms 48.0ms 50.0ms Tempo Corrente Carga fase A do PCC 20A -200 34.0ms 36.0ms 38.0ms 40.0ms 42.0ms 44.0ms 46.0ms 48.0ms 50.0ms Tempo Barramento e a corrente no Filtro. 10A Ia Ib Ic 0A Correntes na rede -10A -20A 34.0ms 36.0ms 38.0ms 40.0ms 42.0ms 44.0ms 46.0ms 48.0ms 50.0ms Tempo 19
CARGAS Carga 1: retificador monofásico a diodo (fase A para neutro N), indutância de comutação de 2,75 mh, carga R = 30 Ω e L = 100 mh (~450 W); Carga 2: retificador monofásico a diodo (fase B para neutro N), indutância de comutação de 2,75 mh, carga R = 20 Ω e L = 125 mh (~450 W); Carga 3: retificador trifásico com indutância de comutação de 2,75 mh, carga R = 112 Ω e C = 1,65 mf (~800 W).
RESULTADOS EXPERIMENTAIS FAP Correntes fase A (10 A/div) 60 % Fundamental 50 40 30 Corrente rede Corrente carga Norma Corrente A rms TDH % Carga 5,37 28,5 20 10 Rede 4,17 6,9 0 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Harmônicos
RESULTADOS EXPERIMENTAIS FAP Correntes fase B (10 A/div) 60 % Fundamental 50 40 30 Corrente rede Corrente carga Norma Corrente A rms TDH % Carga 5,44 26,5 20 10 Rede 4,17 6,2 0 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Harmônicos
RESULTADOS EXPERIMENTAIS FAP Correntes fase C (10 A/div) % Fundamental 60 50 40 30 20 10 0 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Harmônicos Corrente rede Corrente carga Norma Corrente A rms TDH % Carga 2,56 66,4 Rede 4,17 5,2
Filtro ativo Série Filtro ativo série : atua como uma fonte de tensão controlada que injeta uma tensão de compensação v h que se soma à tensão do alimentador, cancelando as distorções e desbalanços desta, de forma que a tensão na carga tenha uma forma de onda senoidal e balanceada. Filtro ativo série (fonte de tensão controlada) 24
Filtro ativo Série Sistema de controle para o FAS Source V S v S,A L S R S i S,A i S,B i S,A i S,B PAC v S,B i S,C i S,C v S,C v F,A Load v F,B v F,C V DC1 L A V DC2 C 01 C 02 L B L C v PAC,A v PAC,B v PAC,C V DC S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 C A C B C C V DIF V DC V DC * C bus v F,C v F,B v F,A Phase C v rms * v PCCA * Phase S 1, S 2 B v C Vpcc PWM rms * v PCCA * Phase S 1, SA 2 v C Vpcc PWM rms * v PAC,A * S 1, S 2 C PAC PWM PLL 2sin(θ fa ) PLL 2sin(θ fa ) PLL 2sin(θ FA ) v PAC,C v PAC,B v PAC,A 25
DIAGRAMA DE CONTROLE FAS
MODELAGEM TENSÃO DO FAS Modelo médio equivalente por espaço de estados para planta de tensão. 1º etapa S 1s d 1 1 i fs t v o t v' fs t V o / 2 dt 2L L C s i' Z (t) v' fs (t) i Cfs (t) R s L s i fs (t) S 2s V o / 2 V o 2º etapa s d 1 1 v ' fs t i fs t i Z t dt C C ' s R L s s s Rs v' fs t vo t 2L s s Circuito equivalente do inversor trifásico com barramento em derivação. d 1 1 i fs t v o t v' fs t dt 2L L d 1 1 v ' fs t i fs t i Z t dt C C s ' s R L s s s Rs v' fs t vo t 2L s s
MODELAGEM TENSÃO DO FAS Modelo médio equivalente por espaço de estados para planta de tensão. d dt n (2Ds 1) 0 0 0 vo ifs L s ifs 2L s i Z v fs 1 Rs v fs Rs 1 0 2 vrd ncs L s 2nLs Csn G vo i fp vz 0 1 0 Zd 1 i Z v fs v rd sv s s s vˆ fs s V / n dˆ s L C ˆ v' fs ˆ e n v o i 0, 0 2 Z vz s s srscs 1 fs i i' Z Z
MODELAGEM TENSÃO DO BARRAMENTO Modelo de pequenos sinais utilizando fasores. p Re( i v ) FAS S * PAC v S v F v PAC v v v FAS F PAC i S R S jx S + v FAS - RL v v v Z Z S F PAC S L i S V S jx L Z Im v S F Im vs v ZL 1 2 0 2 d vdc Ceq 3. p dt FAS PAC Pelo balanceamento das potências,
MODELAGEM TENSÃO DO BARRAMENTO 2 2 RL X S RS X L RL VS 2 V 2 PAC vˆ () 3 L DC s Z RL X S RS X L 2 2 2 2 X L R S R L V PAC vˆ PAC () s s Ceq VDC ZL ZL 2 RL X S RS X L VS v 2 PAC ZL Onde V PAC é V PAC V S Z ZL L Z S G bus s vˆ vˆ DC PAC s 3 RLVS 2 s s Ceq VDC ZL
PROJETO DO CONTROLADOR FAS Controlador de tensão do PAC 1 FTMAPAC CPAC ( s) GPAC( s) hpac ( s) V p C PAC 0 5 57 1 6 5 1 2 5 9, ( s, 10 s, 10 ) 3 ss ( 2 7, 510 ) - PID + polo com zeros complexo conjugados sintonizados na frequência de ressonância de V PAC (s)/d(s) - frequência de cruzamento em fs/3
PROJETO DO CONTROLADOR FAS Controlador da tensão do barramento h FTMABUS CBUS ( s) GDC ( s) h C BUS bus PAC 3 31, 510 ( s 2 1, 5 ss ( 2 300) PI + polo, com dinâmica lenta ) () s () s
Simulação Filtro ativo Série 0.175mH 0.05 vpac_a A 10m 0.7V vpac_a 3m A 1V ct1 ct2 ct3 vpac_a vpac_b vpac_c vpac_b A vpac_b A 33.999 4.573 2.134 vpac_c A vpac_c A 5.776m ct4 ct5 ct6 2.5m 7.338 Correntes em cada tipo de carga considerada Porcentagem de S L Cargas 20% Resistiva 30% Indutiva 30% Retificador com FC 33 20% Retificador controlado à Tiristores
34 Simulação Filtro ativo Série vpac_b 0.025 vpac_bmed vpac_c 0.025 vpac_cmed vpac_a 0.025 vpac_amed vg2 vinv_a vbar+ vbarvg3 vg4 vinv_b vg5 vg6 vinv_c sqrt(2)*127 Cbar sqrt(2)*127 Cbar vg1 vbarvbar+ gsenb vbar_s vbar+ gsenb vbar_s+ vbargsenb vbar_s- V V V vbar_med vinv_a V V V V 127*sqrt(2) 60 127*sqrt(2)*0.05 60*3 127*sqrt(2)*0.03 60*5 120*sqrt(2) 134*sqrt(2) vf_a vf_b vf_c vfa V 150u 75u 0.283 1 1 A vpac_a A vpac_b vpac_c A vinv_b vinv_c
Simulação Filtro ativo Série 520*gsenB ref_v_bar V erro_vbar V vbar_s H(s) -50 50 thetaa thetab thetac ctrl_bar V V vref_i_a V V vpac_amed vpac_bmed verr_i_a V H(s) vsen_i_a H(s) d_a V V V vport_a vg1 vg2 vg3 vg4 V V vpac_cmed H(s) vg5 vg6 35
Simulação Filtro ativo Série Tensões no gerador Tensões no alimentador Tensões de carga 36
Simulação Filtro ativo Série Tensão inicial nos capacitores simulando um sistema de précarga típico. Retirada e adição das cargas não-lineares 37
Simulação Filtro ativo Série Sem compensação Com compensação Fase A Fase B Fase C THD(%) 7,60 7,09 5,18 V PCC,ef 121,48 115,19 129,19 Fase A Fase B Fase C THD(%) 3,54 3,48 3,50 V PCC,ef 120,38 120,59 120,34 38
RESULTADOS DE SIMULAÇÃO FAS
RESULTADOS DE SIMULAÇÃO FAS
RESULTADOS EXPERIMENTAIS FAS Tensões fase A (100 V/div) 10 % Fundamental 8 6 4 Tensão carga Tensão rede Tensão V rms TDH % Rede 116 9,3 2 Carga 131 3,3 0 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Harmônicos
RESULTADOS EXPERIMENTAIS FAS Tensões fase B (100 V/div) 10 % Fundamental 8 6 4 Tensão carga Tensão rede Tensão V rms TDH % Rede 109 8,2 2 Carga 127 3,3 0 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Harmônicos
RESULTADOS EXPERIMENTAIS FAS Tensões fase C (100 V/div) 10 % Fundamental 8 6 4 Tensão carga Tensão rede Tensão V rms TDH % Rede 116 11,1 2 Carga 129 4,1 0 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Harmônicos
COMENTÁRIOS FINAIS FAS O projeto da malha de tensão do PAC pode ser complexo, quando for necessário uma banda passante elevada, devido a baixa frequência de comutação e a ressonância do filtro LC com a impedância da rede. Resultados de simulação mostram que a estratégia adotada é capaz de controlar a tensão do PAC e através de queda de tensão na componente fundamental sob o inversor, controlar a tensão do barramento. Comparado ao sistema sem compensação pôde melhorar a THD da tensão no PAC, atingir as recomendações da norma IEEE 519 e equilibrar as tensões nas três fases visto que a mesma referência de amplitude de tensão no PAC é utilizada.
UPQC Diagrama de controle v rd i rd v Z i Z Rede CA Z rd v rd i rd v fs v Z Carga i fp Filtro Ativo Paralelo Barramento CC Filtro Ativo Série PWM v o PWM i rd v rd Controle FAP Controle FAS v Z v rd
Tabela 3-Parâmetros para a simulação. UPQC - Simulação V fs Fonte de Tensão i rd 380 220 V i fp i z UPQC Cargas não lineares Estrutura elaborada para a simulação POTÊNCIA DA CARGA TENSÃO DO BARRAMENTO CC TENSÃO DE FASE DA REDE INDUTÂNCIA DOS INVERSORES CAPACITÂNCIA DO BARRAMENTO FREQÜÊNCIA DE COMUTAÇÃO FREQÜÊNCIA DA REDE P O = 2500 W V O = 400 V V RD = 127 VRMS L P = L S = 2,75 MH C O = 1,5 MF F S = 20 KHZ F RD = 60 HZ 46
Tabela 3-Parâmetros para a simulação. UPQC Tensão de entrada no PCC 200 v Ard v Brd v Crd 10 100 8 Vrda Vrdb Vrdc [V] 0-100 6 % Fundamental 4 2-200 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 Tempo (s) Tensões de rede em 127V com distorção 0 3 9 15 21 27 33 39 Harmônicos Harmônicos da tensão na rede Fase A (v rda ): 113,9 V rms e TDH = 12,8 %; Fase B (v rdb ): 117,9 V rms e TDH = 13,5 %; Fase C (v rdc ): 118,0 V rms e TDH = 12,3 %. 47
Tabela 3-Parâmetros para a simulação. UPQC Perfil de Cargas 15 25 10 i AZ i BZ i CZ 20 IZa IZb IZc [A] 0 15 % Fundamental 10-10 5-15 0,050 0,075 0,100 0,125 Tempo (s) Correntes exigidas pelas cargas 0 3 9 15 21 27 33 39 Harmônicos Harmônicos da corrente na carga Fase A (i Za ): 7,71 23,9ºA e TDH = 21,9 %; Fase B (i Zb ): 7,91 25,8ºA e TDH = 21,5 %; Fase C (i Zv ): 3,19 30,3ºA e TDH = 30,3 %. 48
Tabela 3-Parâmetros para a simulação. UPQC Resultados Correntes [A] 10 i AZ 0 250-10 200 v AZ v BZ v CZ 10 i Ard 0 100-10 [V] 0 i BZ0 10-100 -10 10 i Brd 0-10 10 i CZ 0-10 -200-250 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 Tempo (s) i Ard : 7,0 2,7ºA e TDH = 9,2 %; i Brd : 7,4 4,1ºA e TDH = 9,6 %; i Crd : 7,5 6,1ºA e TDH = 8,9 %; 10 i Crd 0-10 0,02 0,05 0,10 0,12 FAP Carga 1 on CargaFAS 2 e 3 on 0,18 Carga 3 off 0,22 Carga 2 off 0,27 t(s) 49
Tabela 3-Parâmetros para a simulação. UPQC Resultados Tensões [V] 100 v Ard 0 15-100 10 i Ard i Brd i Crd 100 v AZ 0 [A] 0-100 100 v Brd 0-100 -10-15 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 Tempo (s) 100 v BZ 0-100 100 v Crd 0-100 v AZ : 126,9 V e TDH = 3,0 %; v BZ : 126,8 V e TDH = 3,0 %; v CZ : 127,1 V e TDH = 3,0 %. 100 v CZ 0-100 0,05 0,10 0,12 0,18 t(s) Carga 1 on Carga 2 e 3 on FAS Carga 3 off 50
IMPLEMENTAÇÃO i rdc v rdc i Zc v fs v Zc Z rd i rdb v rdb v rdb i Zb v Zb Rede CA Z rd Z rd N i rda v rda v rda i Za v Za Carga i fpc i fpb i fpa i' Zc L pc C o1 L sc i' Zb R pb R pc C pb C pc L pa L pb Q V o C o2 Q L sa L sb i' Za C sb C sc i rda (t) i rdb (t) i rdc (t) V Co1 (t) V Co2 (t) v rda (t) R pa v rdb (t) C pa C sa v rda (t) i' Zc (t) i' Zb (t) i' Za (t) v Zc (t) v Zb (t) v Za (t) Condicionamento de Sinais Drives Isolados Drives Isolados Condicionamento de Sinais E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 Digitalização v rda(k) Ta v rdb(k) Onda Triangular 20 khz DSP PWM i c_c(k) i c_b(k) i c_a(k) PWM v c_a(k) v c_b(k) v c_c(k) Onda Triangular 20 khz DSP Ta v rda(k) Digitalização Sincronismo (PLL) i fp(k) i fp(k) v Z_ca(k) Sincronismo i rda (k) i rdb (k) i rdc V Co1 V Co2 (k) (k) (k) Variáveis Referência Senoidal a b c v sen_abc (k) v c_vb(k) X v c_des(k) i* fp(k) Controle de Corrente Representação para apenas uma fase Controlador de Corrente Controlador de Tensão Controle de Tensão Representação para apenas uma fase v Z(k) v* Z(k) Referencia Senoidal a b c v sen_abc (k) i' Zc i' Zb i' Za (k) (k) (k) Variáveis v Zc (k) v Zb (k) v Za (k) V o V* o Controlador v c_vb Tensão do Barramento Controle de Tensão V des V* des Controlador v c_des Desequilíbrio de Tensão Controle de Desequilíbrio de Tensão v Z_ca(k) Filtro Média Móvel Eliminação do valor CC Representação para apenas uma fase i' Z(k)
FOTOGRAFIA DO PROTÓTIPO
RESULTADOS EXPERIMENTAIS UPQC Utilizando varivolt v Za v fs v Zb i rd i z Varivolt i fp v Za,b,c UPQC Cargas não lineares Utilizando fonte de harmônicos de tensão v Za Fonte de Harmônicos i rd L rd i fp v fs i z v Zb v Za,b,c UPQC Cargas não lineares
RESULTADOS EXPERIMENTAIS UPQC UPQC com varivolt fase A (10 A/div) 60 % Fundamental 50 40 30 Corrente rede Corrente carga Norma Corrente A rms TDH % Carga 5,86 26,1 20 10 Rede 5,38 4,6 0 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Harmônicos
RESULTADOS EXPERIMENTAIS UPQC UPQC com varivolt fase B (10 A/div) 60 % Fundamental 50 40 30 Corrente rede Corrente carga Norma Corrente A rms TDH % Carga 5,50 26,9 20 10 Rede 5,56 4,1 0 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Harmônicos
RESULTADOS EXPERIMENTAIS UPQC UPQC com varivolt fase C (10 A/div) % Fundamental 60 50 40 30 20 10 0 Corrente rede Corrente carga Norma 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Harmônicos Corrente A rms TDH % Carga 2,37 46,2 Rede 5,34 2,9
RESULTADOS EXPERIMENTAIS UPQC UPQC com fonte de harmônicos fase A (100 V/div) 25 % Fundamental 20 15 10 Tensão carga Tensão rede Tensão V rms TDH % Rede 117 20,7 5 Carga 109 3,7 0 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Harmônicos
RESULTADOS EXPERIMENTAIS UPQC UPQC com fonte de harmônicos fase B (100 V/div) 25 % Fundamental 20 15 10 5 Tensão carga Tensão rede Tensão V rms TDH % Rede 117 10,9 Carga 110 3,9 0 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Harmônicos
RESULTADOS EXPERIMENTAIS UPQC UPQC com fonte de harmônicos fase C (100 V/div) 25 % Fundamental 20 15 10 5 Tensão carga Tensão rede Tensão V rms TDH % Rede 117 11,0 Carga 109 4,2 0 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 Harmônicos
RESULTADOS EXPERIMENTAIS UPQC Tensões no barramento (200 V/div)
RESULTADOS EXPERIMENTAIS UPQC Análise de potência fase A (100 V/div 10 A/div) Potência aparente Potência ativa Potência reativa Fator de potência Rede 619 VA 617 W 50 VAr 0,997 Carga 732 VA 674 W 286 Var 0,921
RESULTADOS EXPERIMENTAIS UPQC Análise de potência fase B (100 V/div 10 A/div) Potência aparente Potência ativa Potência reativa Fator de potência Rede 610 VA 606 W 70 VAr 0,993 Carga 645 VA 599 W 239 Var 0,929
RESULTADOS EXPERIMENTAIS UPQC Análise de potência fase C (100 V/div 10 A/div) Potência aparente Potência ativa Potência reativa Fator de potência Rede 616 VA 614 W 50 VAr 0,997 Carga 285 VA 251 W 135 Var 0,880