Simulador eletrônico de cargas com capacidade regenerativa e controle de tensão para testes em transformadores de potência

• Autor(a) principal: Guilherme Monteiro de Rezende
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/40800; https://orcid.org/0000-0002-1643-1695
• topic: Simulador eletrônico de cargas; Ensaio de transformadores de potência; Controle de componentes harmônicas; Filtros para conversores isolados; Controle LQR ressonante; Engenharia elétrica; Eletrônica de potência; Fator de potência; Harmônicas (Ondas elétricas)

Ensaios de longa duração em transformadores elétricos são ferramentas importantes para usuários e fabricantes determinarem informações precisas como os limites operacionais do equipamento, seu tempo de vida, comportamento térmico, etc. Esses ensaios são comumente realizados utilizando elementos passivos como, por exemplo, nos testes de burn-in, e, portanto, consomem uma grande quantidade de energia e possuem pouca flexibilidade em emular perfis de carregamento variados (níveis de tensão e corrente, componentes harmônicas, etc). Neste contexto, realizar ensaios em transformadores de potência emulando sua característica de carregamento real é uma tarefa difícil, visto que os procedimentos de testes padronizados não emulam níveis de carregamento variados e os testes de burn-in são ineficientes do ponto de vista energético. Além disso, em redes de distribuição, os transformadores são submetidos a um crescente nível de distorção harmônica de tensão e corrente, além de variações de amplitude e frequência. Dessa forma, é importante que o equipamento seja ensaiado sob estas condições, emulando características mais reais de operação. A utilização de simuladores eletrônicos de cargas (SEC) é uma alternativa para realização de tais testes, podendo ainda apresentar capacidade de regeneração de energia, isto é, consumir apenas as perdas do equipamento sob teste, além de emular diferentes tipos de cargas de forma controlada. Essa tese apresenta um SEC baseado em eletrônica de potência para realização de ensaios em transformadores de potência com baixo consumo de energia e capacidade de impor de maneira controlada perfis variados de tensão e correntes, incluindo componentes harmônicas. O sistema proposto é projetado e avaliado utilizando uma estrutura clássica de controle de conversores estáticos, e validado através de ferramentas computacionais e de resultados experimentais obtidos de um protótipo experimental de 50 kVA. Além disso, são apresentados os estudos de uma metodologia para o projeto dos filtros de saída do SEC e do sistema de controle LQR (regulador linear quadrático) ressonante. Estes estudos são conduzidos de forma a explorar melhor as particularidades do SEC proposto e assim expandir a faixa de transformadores que podem ser ensaiados. Por fim, resultados computacionais são utilizados para avaliar tais estudos, demostrando as vantagens das alterações propostas e definindo o limite operacional de teste de acordo com as características dos transformadores.