Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Parte 3:
Compensadores Série:
1. Isolador Harmônico
2. DVR: Dynamic Voltage Restorer
prof. Porfirio Cabaleiro Cortizo
Grupo de Eletrônica de Potência -GEP
Depto. Engenharia Eletrônica - DELT-UFMG
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
1
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série
Dois modos de funcionamento:
1. Isolador Harmônico
2. Restaurador Dinâmico de Tensão
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
2
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Isolador Harmônico
(I)
Carga
não
Linear
5h
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
7h
PA
3
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
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).
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
4
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Isolador Harmônico
(III)
Diagrama unifilar do Isolador harmônico sem
o filtro passivo
Fonte auxiliar para compensar perdas do conversor
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
5
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Isolador Harmônico
(IV)
Proteção contra curto-circuito
1. Associação de tiristores back to back e disjuntor
2. Protetor de sobretensão : Varistor
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
6
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Isolador Harmônico
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
(V)
7
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Isolador Harmônico
Ia
Ib
Ic
(VI)
a,b,o
a,b,c
a,b,0
d,q
Iq
iq
~
id
~
iq
vca
vcb
vcc
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
Id
id
a,b,0
a,b,c
a,b,0
d,q
8
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Carga não linear equilibrada. Harmônicos na tensão de rede
Tensao, Corrente na rede ca e Corrente na carga - fase A
200
150
Va
Irede
Icarga
100
50
irede
0
icarga
-50
-100
va
-150
-200
0.4
0.41
0.42
0.43
0.44
0.45
0.46
0.47
0.48
0.49
0.5
0.48
0.49
0.5
tempo
Tensão da rede, da carga e do compensador - fase A
200
va
vouta
vcompensador
150
100
vouta
50
0
vcompa
-50
-100
va
-150
-200
0.4
0.41
0.42
0.43
0.44
0.45
0.46
0.47
tempo
Corrente na rede senoidal. Filtragem da tensão de alimentação da carga. O
compensador fornece îd e îq
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
9
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Isolador Harmônico
Zs
Vc
Lf
Vsh
IL1
Zf
Zs
Zs
K
Lf
Lf
IL1
Zf
Cf
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
ILh
Cf
Vs1
Vs1
(VII)
Vsh
ILh
Zf
Cf
10
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Isolador Harmônico
(VIII)
ZF
VSh
I sh 
.I Lh 
Z S  ZF  K
Z S  ZF  K
I Sh  0 se K  Z S , Z F
ZS  K
ZF
VOh  
.Z F I Lh 
.VSh
Z S  ZF  K
Z S  ZF  K
VOh   Z F I Lh se K  Z S , Z F
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
11
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Isolador Harmônico
(IX)
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.
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
12
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Isolador Harmônico
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
(X)
13
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Isolador Harmônico
(X)
ZF
1
I sh 
.I Lh 
.VSh
Z S  ZF  K
Z S  ZF  K
I Sh  0 se K  Z S , Z F
Z S ZF
K  ZF
VOh  
.I Lh 
.VSh
Z S  ZF  K F
Z S  ZF  K
VOh   Z F I Lh se K  Z S , Z F
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
14
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Restaurador Dinâmico
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
(I)
15
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Restaurador Dinâmico
VLa
VLb
a,b,o
a,b,c
a,b,0
VLc
_
_
(II)
_
V Ld V Lq V Lo
d,q
PID
Vref
a,b,o
Vsa
Vsb
Vsc
a,b,c
a,b,0
d,q
~
~
~
V sd V sq V so
vca
vcb
vcc
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
a,b,0
a,b,c
a,b,0
d,q
16
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Restaurador Dinâmico
(II)
Diagrama unifilar do Restaurador Dinâmico de Tensão
Fonte auxiliar para fornecer potência ativa durante
transitórios
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
17
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Restaurador Dinâmico
(III)
Tensões na entrada do conversor
200
va
va
vb
vc
100
vb
vc
0
-100
-200
1
1.005
1.01
1.015
1.02
1.025
1.03
1.035
1.04
1.045
1.05
1.03
1.035
1.04
1.045
1.05
1.04
1.045
1.05
tempo
Tensões na carga
200
vca
vca
vcb
vcc
100
vcb
vcc
0
-100
-200
1
1.005
1.01
1.015
1.02
1.025
tempo
Tensões na entrada, na carga e no compensador - fase A
200
va
vca
vcb
vcc
100
vcompa
vca
0
-100
-200
1
1.005
1.01
1.015
1.02
1.025
1.03
1.035
tempo
Tensão na carga senoidal apesar do desequilíbrio das tensões de entrada e da
presença de harmônicos.
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
18
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Restaurador Dinâmico
(IV)
Tensões na entrada e na carga - fase A
200
150
vca
100
va
vca
50
0
va
-50
-100
-150
-200
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
tempo
Variação da tensão de entrada – “sag”
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
19
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Compensador série – Restaurador Dinâmico
(V)
Tensão na entrada do conversor
va
200
va
100
0
-100
-200
7
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.4
7.5
7.6
7.4
7.5
7.6
tempo
Tensão na carga
200
vca
100
0
-100
-200
vca
7
7.1
7.2
7.3
tempo
Tensão no compensador
vcompa
200
vcompa
100
0
-100
-200
7
7.1
7.2
7.3
tempo
Variação da tensão de entrada – “Flicker”
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
20
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Phase Locked Loop – PLL
(I)
Vref
Vd
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
21
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Phase Locked Loop – PLL
(II)
Tensões de referência e de medição de eixo d
0.9
0.8
0.7
0.6
vref
vd
0.5
0.4
0.3
vd
0.2
0.1
0
vref
-0.1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
tempo
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
22
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Phase Locked Loop – PLL
(III)
Tensões de entrada e de saída
1
0.8
0.6
vinput
voutput
0.4
vinput
voutput
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
tempo
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
23
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Phase Locked Loop – PLL
(IV)
Tensões de entrada e de saída
1
0.8
0.6
vinput
voutput
0.4
vinput
voutput
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
1.47
1.475
1.48
1.485
1.49
1.495
1.5
tempo
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
24
Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP
Phase Locked Loop – PLL
Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo
(V)
25