Estudo e análise comparativa de topologias de filtros ativos de potência paralelos implementados em sistemas elétricos trifásicos a quatro fios

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Bacon, Vinícius Dário
• Orientador(a): Silva, Sérgio Augusto Oliveira da
• Banca de defesa: Silva, Sérgio Augusto Oliveira da, Silva, Sidelmo Magalhães, Sampaio, Leonardo Poltronieri
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Cornelio Procopio
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Filtros elétricos ativos; Harmônicos (Ondas elétricas); Sistemas de energia elétrica; Electric filters, Active; Harmonics (Electric waves); Electric power systems
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3108

Este trabalho apresenta o estudo, implementação e análise comparativa de quatro diferentes configurações de Filtros Ativos de Potência Paralelos (FAPPs), os quais empregam as topologias de inversores Split-Capacitor (SC), Four-Leg (4L), Three Full-Brige (3FB) e Neutral-Point-Clamped (NPC). Tais configurações de FAPPs são empregadas para compensação de potência reativa e supressão de correntes harmônicas em sistemas elétricos trifásicos a quatro fios. A fim de realizar tal operação, um algoritmo baseado no sistema de eixos de referência síncrona é utilizado para calcular as correntes de referência de compensação. O modelo matemático da planta de corrente, a qual se refere às correntes de compensação, é obtido para as quatro configurações de FAPPs nas coordenadas abc, sendo que apenas no caso da topologia 4L acaba sendo encontrado modelo nas coordenadas estacionárias αβ0. Consequentemente, o controle de corrente para a configuração 4L é implementado nas coordenadas αβ0, enquanto para o restante das topologias de filtro ativo o controle é implementado nas coordenadas estacionárias abc. A planta de tensão, a qual se refere às tensões no barramento c.c., também é modelada matematicamente para os diferentes casos de filtro ativo. Os modelos matemáticos são apresentados de uma maneira unificada, ou seja, a partir do modelo obtido para uma topologia de FAPP é possível encontrar os modelos do restante das topologias. De posse desses modelos, é possível realizar o projeto dos controladores também de maneira unificada, ou seja, considerando uma malha de controle específica, apenas um projeto permite obter os ganhos dos controladores utilizados nas quatro configurações de filtros ativos. Esta metodologia de projeto acaba fazendo com que os controles das quatro diferentes topologias de FAPPs apresentem o mesmo desempenho. No intuito de validar o estudo realizado, bem como avaliar o desempenho das diferentes configurações dos FAPPs em estudo, simulações computacionais, bem como testes experimentais são realizados. Além disso, uma análise comparativa entre as topologias de filtros ativos é apresentada levando em consideração os principais aspectos topológicos, custos, bem como desempenho. Por meio desta análise, é possível definir as aplicações mais adequadas para cada um dos FAPPs estudados.