Sistema de condicionamento de potência com correntes senoidais na rede de alimentação

• Autor(a) principal: Thiago Morais Parreiras
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/35732; https://orcid.org/0000-0003-2300-5667
• topic: Energia renovável; Armazenamento de energia; Harmônicos; Conversores; Fator de potência; Engenharia elétrica; Energia - Fontes alternativas; Energia - Armazenamento; Fator de potência; Harmônicos (Ondas elétricas)

Sistemas de Condicionamento de Potência (SCP) podem impactar a qualidade de energia do sistema devido às distorções harmônicas de corrente oriundas do chaveamento do conversor e, até mesmo, agravar o problema de ressonâncias devido ao uso de elementos capacitivos nos próprios filtros acrescidos para diminuir essa distorção. Neste sentido, o conversor de Fator de Potência Verdadeiramente Unitário (FPVU) é proposto como alternativa para o necessário controle bidirecional do fluxo de potência com elevada eficiência, uso de topologias de conversores e transformadores convencionais e sem o uso de elementos capacitivos de filtro. O objetivo do presente trabalho é propor técnicas de modulação e controle que promovam o efetivo funcionamento da tecnologia proposta para a aplicação em voga, contudo, dada a versatilidade do conversor FPVU, sem se restringir somente a essa. Além disso, uma análise aprofundada de aspectos de funcionamento das partes constituintes da tecnologia é também uma finalidade almejada. Este trabalho contribui com o avanço científico e tecnológico ao propor e implementar fisicamente técnicas e ajustes de controle de tensão e corrente capazes de funcionar em conjunto com a modulação por eliminação seletiva de harmônicos para o conversor FPVU para os casos de barramento c.c. série, paralelo ou independentes. Uma nova técnica de filtragem em tempo real de correntes altamente distorcidas foi desenvolvida para auxiliar nesse ponto. Apresenta-se a capacidade de fluxo bidirecional de potência e operação nos modos de corrente constante e tensão constante, necessários à aplicação com baterias. Também contribui-se com a literatura pelas caracterizações de perdas, do cancelamento de harmônicos no transformador, de harmônicos presentes nas tensões nos conversores e da capacidade de fornecimento de reativos do conversor FPVU. Essas contribuições são realizadas para duas versões do conversor FPVU de 2 níveis e também para a topologia de 3 níveis de ponto neutro grampeado. O trabalho se desenvolve através de uma análise teórica do funcionamento da tecnologia, a qual é embasada, quando pertinente, por cálculos computacionais adequados. O desenvolvimento do projeto dos controles de tensão e corrente com suas variantes, bem como sua interação com a modulação seletiva de harmônicos, é descrito. Os resultados são avaliados num primeiro momento em simulações computacionais. Num segundo momento, o controle é implementado através de microprocessador, FPGA e circuitos eletrônicos adequados e testado em sistema de simulação em tempo real. Finalmente, o conceito é posto à prova em testes com um protótipo em pequena escala (30 kVA). Os resultados apresentados mostram a capacidade dinâmica e de regime permanente de funcionamento do conversor FPVU, provendo correntes praticamente senoidais em diversas aplicações e modos de funcionamento.