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Title in Portuguese: Filtros ativos: comparação de técnicas de controle
Author: Santos, Lucas Allan Oliveira dos
Advisor(s): Lima, Francisco Kleber de Araújo
Keywords: Filtros Ativos Paralelos
Teoria pq
Correntes Senoidais de Fryze
Compensação de harmônicos
Issue Date: 2019
Citation: SANTOS, Lucas Allan Oliveira dos. Filtros ativos: comparação de técnicas de controle. 2019. 70 f. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: Com o aumento da utilização de aparelhos eletrônicos, que na maioria dos casos funcionam de forma não linear distorcendo as correntes e/ou tensões da rede, fez-se necessário uma maior atenção e preocupação com a qualidade da energia e com os problemas causados pelo excesso de equipamentos que operam de forma não linear conectados à rede elétrica. Entre os diversos problemas causados por cargas não lineares ligadas à rede elétrica, pode-se destacar o aumento das perdas nos estatores e rotores de máquinas rotativas, causando superaquecimento danoso às máquinas, perdas adicionais causadas pelo aumento do valor RMS da corrente, distorção nas tensões da rede, atuação indevida de dispositivos de proteção do sistema elétrico, etc. Todos esses problemas citados são causados pela circulação de correntes harmônicas na rede, as quais surgem devido as distorções nas correntes da rede causadas por cargas não lineares. Uma solução para amenizar o problema de circulação de correntes harmônicas na rede é a utilização de filtros ativos paralelo de potência, os quais têm a função de fornecer essas correntes harmônicas para as cargas não lineares, evitando que tais correntes sejam fornecidas pela rede elétrica. O presente trabalho realiza a implementação de um filtro ativo paralelo de potência com controlador implementado na plataforma dSPACE. O filtro ativo paralelo será implementado para compensação de harmônicos de corrente em um sistema a três fios. Realiza também uma análise comparativa entre duas estratégias de controle para a determinação das correntes de referência a serem sintetizadas pelo filtro. As técnicas de controles a serem estudas são baseadas na Teoria pq e nas Correntes Senoidais de Fryze. Por meio da implementação prática de um filtro ativo paralelo de potência com controle baseado na Teoria pq e com controle baseado nas Correntes Senoidais de Fryze foi possível obter uma melhora na qualidade de energia por meio da mitigação do conteúdo harmônico das correntes da rede. Essa melhora pôde ser comprovada através da análise da taxa de distorção harmônica (TDH) das correntes sem e com o filtro. Para a primeira configuração de carga utilizada neste trabalho (carga 1), o TDH sem a operação do filtro estava em torno de 17%. Com o filtro operando com Teoria pq e com as Correntes Senoidais de Fryze o TDH das correntes ficou em torno de 6%. Para a segunda configuração de carga utilizada neste trabalho (carga 2), o TDH sem a operação do filtro estava em torno de 40%. Com o filtro operando com Teoria pq e com as Correntes Senoidais de Fryze o TDH das correntes ficou em torno de 13%.
Abstract: With the increased use of electronic devices, which in most cases work nonlinearly by distorting the mains currents and/or voltages, greater attention and concern has been required with regard to power quality and the problems caused by excess nonlinear equipments connected to the power grid. Among the various problems caused by nonlinear loads connected to the power grid, we can highlight the increased losses on rotary machines stators and rotors, causing harmful overheating to the machines, additional losses caused by increased electric current RMS value, distortion in power grid voltages, improper actuation of electrical system protection devices, etc. All of these problems are caused by the circulation of harmonic currents in the power grid, which arise due to distortions in the power grid currents caused by nonlinear loads. One solution to mitigate the problem of harmonic currents circulation in the grid is the use of parallel active power filters, which have the function of supplying these harmonic currents for nonlinear loads, preventing such currents from being supplied by the electric grid. The present work performs the implementation of a shunt active power filter with controller implemented in the dSPACE platform. The shunt active filter will be implemented for harmonic current compensation in a three wire system. The control techniques to be studied are based on the pq Theory and the Fryze Sine Currents. Through the practical implementation of a power active parallel filter with pq theory based control and Fryze sine currents based control it was possible to improve the power quality by mitigating the harmonic content of the power grid currents. This improvement could be proven by analyzing the harmonic distortion rate (THD) of currents without and with the filter. For the first load setting used in this work (load 1), the THD without filter operation was around 17 %. With the filter operating with Theory pq and Fryze Sine Currents, the THD of the currents was around 6 %. For the second load setting used in this work (load 2), the THD without filter operation was around 40 %. With the filter operating with Theory pq and Fryze Sine Currents, the THD of the currents was around 13 %.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/50444
metadata.dc.type: Tese
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