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INTEGRANTES:

Pedro Alcantara Rafael Cunha

Tadeu Cerqueira

Professor e Avaliador: Eduardo Simas Data: 26/03/2013

1

Sumário

Introdução

Principais Topologias Derivação ou Paralelo (Shunt)

Série

Hibrido

Princípios de operação e controle

Exemplo Simulado

Referências

2

Introdução Problema de distorção harmônica na rede de distribuição.

Cargas não-lineares.

Distorções e desbalanceamentos de tensão

3

Introdução Solução com filtros passivos:

Sendo h a ordem do harmônico que se quer eliminar.

Aplicado para cargas não-lineares bem especificas.

4

Introdução Solução com filtros ativos de potência:

5

Introdução

Exemplo de filtragem ativa de corrente de carga não linear.

6

Topologia

7

Topologia Serie

8

Topologia Paralelo ou de derivação (Shunt)

9

Topologia Hibrido

10

Princípios de Operação e Controle

11

FAP Paralelo

FAP Híbrido

FAP Série + FP Paralelo

FAP em série com FP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

12

Geração do sinal de referência

Modulação de corrente (sinal de gate)

FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

13

Corrente de referência

Teoria de potência ativa instantânea

Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF)

Método de detecção de pico

FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

14

Teoria de potência ativa instantânea FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

15

Teoria de potência ativa instantânea

Correntes de referência

FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

16

Teoria de potência ativa instantânea FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

17

Teoria de potência ativa instantânea

Filtro passa baixas

FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

18

Teoria de potência ativa instantânea

Filtro passa baixas

FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

19

Teoria de potência ativa instantânea

Distorção de tensão

FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

20

Teoria de potência ativa instantânea

Distorção de tensão

FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

21

Teoria de potência ativa instantânea

Desbalanceamento de tensão

Princípios de Operação e Controle

22

Teoria de potência ativa instantânea

Desbalanceamento de tensão

Princípios de Operação e Controle

23

Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF)

Princípios de Operação e Controle

24

Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF) FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

25

Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF)

PLL (phase-locked loop)

FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

26

Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF)

PLL (phase –locked loop)

FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

27

Método de detecção de pico FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

28

Método de detecção de pico FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

29

Corrente de referência

Comparação dos três métodos

FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

30

Modulador de corrente

Amostragem periódica

Portadora triangular

Técnica de controle de vetores

FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

31

Amostragem periódica FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

32

Portadora triangular FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

33

Técnica de controle de vetores FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

34

Reator de conexão FAP Paralelo

<

Princípios de Operação e Controle

35

Capacitor DC FAP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

36

FAP Série + FP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

37

FAP Série + FP Paralelo Especificações do inversor

Princípios de Operação e Controle

Relação de espiras do transformador de acoplamento

Depende da tensão do barramento DC, K1 e Vref

38

FAP Série + FP Paralelo Especificações do inversor

K1 Inversamente proporcional ao fator de qualidade do filtro LC

K2 Depende do desbalanceamento de tensão que precisa ser compensado

Princípios de Operação e Controle

39

FAP Série + FP Paralelo Filtro de ripple secundário

Princípios de Operação e Controle

40

FAP Série + FP Paralelo Filtro passivo

Princípios de Operação e Controle

41

FAP Série + FP Paralelo Proteção do sistema

Princípios de Operação e Controle

42

FAP Série + FP Paralelo Sinal de referência do gerador

Princípios de Operação e Controle

43

FAP Série + FP Paralelo Sinal de referência do gerador

Princípios de Operação e Controle

44

FAP Série + FP Paralelo Gerador do sinal de gate

Controlador Proporcional

Princípios de Operação e Controle

45

FAP em Série com FP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

46

FAP em Série com FP Paralelo

Princípios de Operação e Controle

47

FAP em Série com FP Paralelo Circuitos equivalentes

Compensação de harmônicos Correção de fator

de corrente de potência

Princípios de Operação e Controle

48

FAP em Série com FP Paralelo Compensação de harmônicos de corrente

Princípios de Operação e Controle

49

FAP em Série com FP Paralelo Correção de fator de potência

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

Exemplo Simulado Desenvolvimento teórico:

51

Exemplo Simulado Calculando a integral, obtemos:

Passa 𝐼𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 por um filtro Passa-Baixas (Fc=60Hz) e obtem 𝐼𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎

Amplifica 𝐼𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎, para ser proporcional à corrente fundamental.

𝐼𝑆ℎ𝑢𝑛𝑡 = 𝐼𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 − 𝐼𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎

Corrige também o componente reativo de corrente à 60Hz.

52

Exemplo Simulado

53

Exemplo Simulado

54

I carga

Fundamental

Harmônicas

Exemplo Simulado Corrente na Fonte e na Carga (Sem o Filtro)

DHT=126,4%

55

Exemplo Simulado Corrente na Fonte e na Carga (Com o Filtro Ativo)

DHT=7,01%

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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

Referências

58

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/2001.