Sistemas de compensação em derivação baseados em conversores paralelos e interconectados. - FABRÍCIO, Edgard Luiz Lopes. (2015)
O filtro ativo de potência (FAP) em derivação é a solução mais empregada para melhorar a qualidade da energia em sistemas elétricos. Os FAPs em deriva c~ao compensam harmônicas de corrente e reativos demandadas por cargas não lineares. Com essa função, estruturas de conversores vêm sendo amplamente estudadas na literatura, visando melhorar a qualidade das formas de onda geradas e o rendimento dos conversores. Neste sentido, este trabalho propõe o estudo de associações em paralelo e cascata (interconectada) de conversores com função de FAPs em derivação, aplicados a sistemas de três ou quatro os e na compensação de cargas equilibradas ou desequilibradas. Adicionalmente, são apresentadas características de múltiplas funções das topologias com paralelismo, possibilitando o fornecimento de tensões adequadas as cargas, em casos de distúrbios nas mesmas. Dentre as topologias estudadas algumas s~ao propostas neste trabalho e outras já foram estudadas na literatura, no entanto, para todas as topologias, são mostrados alguns aspectos não discutidos previamente na literatura. Todas as topologias apresentadas são comparadas com as convencionais em questões como: distorções harmônicas das correntes da rede e perdas nos conversores (chaves semicondutoras e barramentos CC). São abordados os seguintes aspectos para cada topologia: (i) modelagem dinâmica; (ii) estratégias PWM; (iii) estratégia de controle e (iv) resultados de simulação e experimentais. Em termos de controle, aspectos importantes são tratados, como: a mitigação da corrente de circulação e o balanceamento dos barramentos CC. As topologias compostas por associação de conversores ou braços em paralelo permitem reduzir as correntes nas chaves, o que possibilita a utilização de chaves de menor corrente (menor custo) ou aderir a característica de redundância intrínseca à topologia. Já as topologias interconectadas reduzem os níveis de tensão nas chaves. Ambos os tipos de conexões permitem aumentar o número de níveis nas tensões, por meio das técnicas PWM, e reduzir a THD das correntes da rede. Com isto, pode-se reduzir a frequência de chaveamento para se atingir os valores de THD desejados e reduzir as perdas nos dispositivos semicondutores em comparação com as topologias convencionais.