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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
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
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Compensador série Compensador série
Dois modos de funcionamento:
1. Isolador Harmônico
2. Restaurador Dinâmico de Tensão
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
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Carga não Linear
5h
7hPA
Compensador série – Isolador Harmônico (I) Compensador série – Isolador Harmônico (I)
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
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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).
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
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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)
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
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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
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
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Compensador série – Isolador Harmônico (V) Compensador série – Isolador Harmônico (V)
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
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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
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
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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)
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
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Compensador série – Isolador Harmônico (X) Compensador série – Isolador Harmônico (X)
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
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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
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
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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)