Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 1 Parte 3:...

Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP

Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 1

Parte 3:Parte 3:

Compensadores Série:Compensadores Série:

1.1. Isolador HarmônicoIsolador Harmônico

2.2. DVR: Dynamic Voltage RestorerDVR: Dynamic Voltage Restorer

prof. Porfirio Cabaleiro Cortizoprof. Porfirio Cabaleiro Cortizo

Grupo de Eletrônica de Potência -GEP Grupo de Eletrônica de Potência -GEP

Depto. Engenharia Eletrônica - DELT-UFMGDepto. Engenharia Eletrônica - DELT-UFMG

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Compensador série Compensador série

Dois modos de funcionamento:

1. Isolador Harmônico

2. Restaurador Dinâmico de Tensão

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Carga não Linear

5h

7hPA

Compensador série – Isolador Harmônico (I) Compensador série – Isolador Harmônico (I)

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Compensador série – Isolador Harmônico (II) Compensador série – Isolador Harmônico (II)

Filtros híbridos:

a) e b) Filtros híbridos paralelos (carga comporta-se como fonte de corrente;

c) e d) Filtros híbridos série (carga comporta-se como fonte de tensão).

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Fonte auxiliar para compensar perdas do conversor

Diagrama unifilar do Isolador harmônico sem o filtro passivo

Compensador série – Isolador Harmônico (III) Compensador série – Isolador Harmônico (III)

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Compensador série – Isolador Harmônico (IV) Compensador série – Isolador Harmônico (IV)

1. Associação de tiristores back to back e disjuntor

2. Protetor de sobretensão : Varistor

Proteção contra curto-circuito

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Compensador série – Isolador Harmônico (V) Compensador série – Isolador Harmônico (V)

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Compensador série – Isolador Harmônico (VI) Compensador série – Isolador Harmônico (VI)

qI

Ia

Ib

Ic

a,b,c

d,q

qi~

qi

a,b,c

vca

vcb

vcc d,q

di

di~

dI

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Corrente na rede senoidal. Filtragem da tensão de alimentação da carga. O compensador fornece îd e îq

Carga não linear equilibrada. Harmônicos na tensão de redeCarga não linear equilibrada. Harmônicos na tensão de rede

0.4 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.5-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200Tensao, Corrente na rede ca e Corrente na carga - fase A

tempo

Va

Ire

de

Ica

rga

va

irede icarga

0.4 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.5-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200Tensão da rede, da carga e do compensador - fase A

tempo

va

vo

uta

vc

om

pe

ns

ad

or

va

vouta

vcompa

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Zs

Lf

Cf

Vsh

Vs1

IL1 ILhZf

Vc

Compensador série – Isolador Harmônico (VII) Compensador série – Isolador Harmônico (VII)

Zs

Lf

Cf

Vs1 IL1Zf

Zs

Lf

Cf

VshILh

Zf

K

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Compensador série – Isolador Harmônico (VIII) Compensador série – Isolador Harmônico (VIII)

FSSh

FS

ShLh

FS

Fsh

Z,ZKse 0I

KZZ

VI.

KZZ

ZI

FSLhFOh

ShFS

FLhF

FS

SOh

Z,ZKse IZV

V.KZZ

ZIZ.

KZZ

KZV

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O filtro ativo funciona como um resistor série com a rede elétrica para as corrente harmônicas. O valor do resistor é nulo para o fundamental da corrente.

Compensador série – Isolador Harmônico (IX) Compensador série – Isolador Harmônico (IX)

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Compensador série – Isolador Harmônico (X) Compensador série – Isolador Harmônico (X)

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Compensador série – Isolador Harmônico (X) Compensador série – Isolador Harmônico (X)

FSSh

ShFS

LhFS

Fsh

Z,ZKse 0I

V.KZZ

1I.

KZZ

ZI

FSLhFOh

ShFS

FLh

FFS

FSOh

Z,ZKse IZV

V.KZZ

ZKI.

KZZ

ZZV

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Compensador série – Restaurador Dinâmico (I) Compensador série – Restaurador Dinâmico (I)

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Compensador série – Restaurador Dinâmico (II) Compensador série – Restaurador Dinâmico (II)

VLa

VLb

VLc

a,b,c

d,q

a,b,c

vca

vcb

vccd,q

Lo

_

Lq

_

Ld

_

V V V

Vref PID

Vsa

Vsb

Vsc

a,b,c

d,q

so

~

sq

~

sd

~

V V V

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Compensador série – Restaurador Dinâmico (II) Compensador série – Restaurador Dinâmico (II)

Fonte auxiliar para fornecer potência ativa durante transitórios

Diagrama unifilar do Restaurador Dinâmico de Tensão

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1 1.005 1.01 1.015 1.02 1.025 1.03 1.035 1.04 1.045 1.05

-200

-100

0

100

200

Tensões na entrada do conversor

tempo

va

vb vc

va vb vc

1 1.005 1.01 1.015 1.02 1.025 1.03 1.035 1.04 1.045 1.05

-200

-100

0

100

200

Tensões na carga

tempo

vc

av

cb

vc

c

vca vcb vcc

1 1.005 1.01 1.015 1.02 1.025 1.03 1.035 1.04 1.045 1.05

-200

-100

0

100

200

Tensões na entrada, na carga e no compensador - fase A

tempo

vc

av

cb

vc

c

va vcavcompa

Compensador série – Restaurador Dinâmico (III) Compensador série – Restaurador Dinâmico (III)

Tensão na carga senoidal apesar do desequilíbrio das tensões de entrada e da presença de harmônicos.

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Compensador série – Restaurador Dinâmico (IV) Compensador série – Restaurador Dinâmico (IV)

Variação da tensão de entrada – “sag”

0.45 0.5 0.55 0.6 0.65-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200Tensões na entrada e na carga - fase A

tempo

va

vc

a

va

vca

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7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6

-200

-100

0

100

200

Tensão na entrada do conversor

tempo

va

va

7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6

-200

-100

0

100

200

Tensão na carga

tempo

vc

a

vca

7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6

-200

-100

0

100

200

Tensão no compensador

tempo

vc

om

pa vcompa

Compensador série – Restaurador Dinâmico (V) Compensador série – Restaurador Dinâmico (V)

Variação da tensão de entrada – “Flicker”

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Phase Locked Loop – PLL (I) Phase Locked Loop – PLL (I)

Vd

Vref

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Phase Locked Loop – PLL (II) Phase Locked Loop – PLL (II)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9Tensões de referência e de medição de eixo d

tempo

vre

fv

d

vref

vd

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Phase Locked Loop – PLL (III) Phase Locked Loop – PLL (III)

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Tensões de entrada e de saída

tempo

vin

pu

tv

ou

tpu

t

vinput voutput

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Phase Locked Loop – PLL (IV) Phase Locked Loop – PLL (IV)

1.47 1.475 1.48 1.485 1.49 1.495 1.5

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Tensões de entrada e de saída

tempo

vin

pu

tv

ou

tpu

t

vinput voutput

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Phase Locked Loop – PLL (V) Phase Locked Loop – PLL (V)