INTEGRANTES: Pedro Alcantara Rafael Cunha Tadeu Cerqueira ... ATIVO DE POTENCIA... · PLL (phase –locked loop) FAP Paralelo . ... tenha o comportamento de um sinal quadrado como

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


12

Geração do sinal de referência

Modulação de corrente (sinal de gate)

FAP Paralelo


13

Corrente de referência

Teoria de potência ativa instantânea

Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF)

Método de detecção de pico

FAP Paralelo


14

Teoria de potência ativa instantânea FAP Paralelo


15


Correntes de referência

FAP Paralelo


16

Teoria de potência ativa instantânea FAP Paralelo


17


Filtro passa baixas

FAP Paralelo


18


Filtro passa baixas

FAP Paralelo


19


Distorção de tensão

FAP Paralelo


20


Distorção de tensão

FAP Paralelo


21


Desbalanceamento de tensão


22


Desbalanceamento de tensão


23



24

Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF) FAP Paralelo


25


PLL (phase-locked loop)

FAP Paralelo


26


PLL (phase –locked loop)

FAP Paralelo


27

Método de detecção de pico FAP Paralelo


28

Método de detecção de pico FAP Paralelo


29

Corrente de referência

Comparação dos três métodos

FAP Paralelo


30

Modulador de corrente

Amostragem periódica

Portadora triangular

Técnica de controle de vetores

FAP Paralelo


31

Amostragem periódica FAP Paralelo


32

Portadora triangular FAP Paralelo


33

Técnica de controle de vetores FAP Paralelo


34

Reator de conexão FAP Paralelo

<


35

Capacitor DC FAP Paralelo


36

FAP Série + FP Paralelo


37

FAP Série + FP Paralelo Especificações do inversor


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


39

FAP Série + FP Paralelo Filtro de ripple secundário


40

FAP Série + FP Paralelo Filtro passivo


41

FAP Série + FP Paralelo Proteção do sistema


42

FAP Série + FP Paralelo Sinal de referência do gerador


43

FAP Série + FP Paralelo Sinal de referência do gerador


44

FAP Série + FP Paralelo Gerador do sinal de gate

Controlador Proporcional


45

FAP em Série com FP Paralelo


46

FAP em Série com FP Paralelo


47

FAP em Série com FP Paralelo Circuitos equivalentes

Compensação de harmônicos Correção de fator

de corrente de potência


48

FAP em Série com FP Paralelo Compensação de harmônicos de corrente


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%

56

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

http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=xpdV4D9fMkKfaM&tbnid=M4OvNTrvt7IQ6M:&ved=0CAUQjRw&url=http%3A%2F%2Fwww.hardware.com.br%2Fcomunidade%2Falimentar-fontes%2F1003504%2F&ei=-Z1IUfT8AZHo9gS6u4CIDg&psig=AFQjCNGxwL05On5Ox4jUC4LXNQ-FcK1fnA&ust=1363799925831359

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.

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