Compensadores estáticos de potência para sistemas trifásicos.
Ano de defesa: | 2012 |
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Tipo de documento: | Tese |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Campina Grande
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Programa de Pós-Graduação: |
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
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Departamento: |
Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI
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País: |
Brasil
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Palavras-chave em Português: | |
Área do conhecimento CNPq: | |
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Resumo: | Este trabalho de doutorado trata dos compensadores estáticos de potência (ou filtros ativos de potência) em sistemas trifásicos e das técnicas de melhoria da qualidade de energia associadas, enfatizando-se o emprego mais adequado de cada uma delas. Especificamente, pode-se destacar dois pontos no trabalho: a análise do comportamento dos compensadores em regime permanente, buscando a melhoria no projeto e operação destes e o segundo ponto é a avaliação de novas topologias de implementação do filtro ativo universal. Foram abordados os filtros ativos paralelo, série e universal. Esse último é analisado em três propostas distintas de implementação: i) a clássica - um conversor de seis braços e um barramento cc; ii) um conversor de cinco braços e um barramento cc; iii) com dois conversores trifásicos e dois barramentos cc e iv) com três conversores trifásicos e três barramentos cc. O estudo em regime permanente para os filtros paralelo e série possibilita uma melhor compreensão do funcionamento e melhoria do filtro universal, que é simplesmente a junção destes dois. Nesse estudo é possível variar os diversos parâmetros do sistema permitindo avaliar os comportamentos das correntes e tensões, buscando um ponto de operação que minimize as perdas no conversor. A implementação do filtro universal com dois barramentos é justificada pelo fato de que cada conversor exige uma tensão de barramento diferente, dessa forma, nessa estrutura a tensão em cada barramento é melhor dimensionada. Por consequência são promovidas a redução de perdas e distorção harmônica. Já na implementação utilizando o conversor de cinco braços (e um barramento), é analisada a possibilidade de sincronismo entre as tensões dos filtros, pois nessa situação o conversor de cinco braços se comporta como o conversor de seis braços, no que se refere ao aproveitamento da tensão de barramento. Por último são propostas duas topologias que empregam três conversores trifásicos sem o compartilhamento dos barramentos cc. Uma utiliza dois filtros paralelo e um xiii xiv série, chamada de filtro universal paralelo-série-paralelo, e a outra topologia é chamada de série-paralelo-série, pois utiliza dois filtros série e um paralelo. Estas topologias tem como desvantagem o uso de mais chaves semicondutoras e capacitores para o barramento, entretanto, elas possuem um grau de liberdade que é utilizado para otimização do sistema. Para efeito de comparação entre as estruturas, foi utilizada como base, as perdas de chaveamento, condução e bloqueio das chaves semicondutoras. Nesse sentido simulações no domínio do tempo também foram desenvolvidas para as topologias, afim de avaliar tais perdas. O trabalho tem como méritos uma descrição mais detalhada do comportamento dos filtros ativos série, paralelo e universal, consequentemente apresentando os melhores pontos de operação dos mesmos, além de apresentar formas distintas de implementação do filtro universal |
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JACOBINA, Cursino Brandão.http://lattes.cnpq.br/0261885352003041OLIVEIRA, Alexandre Cunha.OLIVEIRA, A. C.http://lattes.cnpq.br/6699829609793478RIBEIRO, Ricardo Lúcio de Araújo.RIBEIRO, L. A. R.CAVALCANTI, Marcelo Cabral.CAVALCANTI, M. C.SILVA, Edison Roberto Cabral.SILVA, E. R. C.JUNIOR, Euzeli Cipriano dos Santos.JUNIOR, E. C. S.MATIAS, R. R.http://lattes.cnpq.br/4355833675843642MATIAS, Rafael Rocha.Este trabalho de doutorado trata dos compensadores estáticos de potência (ou filtros ativos de potência) em sistemas trifásicos e das técnicas de melhoria da qualidade de energia associadas, enfatizando-se o emprego mais adequado de cada uma delas. Especificamente, pode-se destacar dois pontos no trabalho: a análise do comportamento dos compensadores em regime permanente, buscando a melhoria no projeto e operação destes e o segundo ponto é a avaliação de novas topologias de implementação do filtro ativo universal. Foram abordados os filtros ativos paralelo, série e universal. Esse último é analisado em três propostas distintas de implementação: i) a clássica - um conversor de seis braços e um barramento cc; ii) um conversor de cinco braços e um barramento cc; iii) com dois conversores trifásicos e dois barramentos cc e iv) com três conversores trifásicos e três barramentos cc. O estudo em regime permanente para os filtros paralelo e série possibilita uma melhor compreensão do funcionamento e melhoria do filtro universal, que é simplesmente a junção destes dois. Nesse estudo é possível variar os diversos parâmetros do sistema permitindo avaliar os comportamentos das correntes e tensões, buscando um ponto de operação que minimize as perdas no conversor. A implementação do filtro universal com dois barramentos é justificada pelo fato de que cada conversor exige uma tensão de barramento diferente, dessa forma, nessa estrutura a tensão em cada barramento é melhor dimensionada. Por consequência são promovidas a redução de perdas e distorção harmônica. Já na implementação utilizando o conversor de cinco braços (e um barramento), é analisada a possibilidade de sincronismo entre as tensões dos filtros, pois nessa situação o conversor de cinco braços se comporta como o conversor de seis braços, no que se refere ao aproveitamento da tensão de barramento. Por último são propostas duas topologias que empregam três conversores trifásicos sem o compartilhamento dos barramentos cc. Uma utiliza dois filtros paralelo e um xiii xiv série, chamada de filtro universal paralelo-série-paralelo, e a outra topologia é chamada de série-paralelo-série, pois utiliza dois filtros série e um paralelo. Estas topologias tem como desvantagem o uso de mais chaves semicondutoras e capacitores para o barramento, entretanto, elas possuem um grau de liberdade que é utilizado para otimização do sistema. Para efeito de comparação entre as estruturas, foi utilizada como base, as perdas de chaveamento, condução e bloqueio das chaves semicondutoras. Nesse sentido simulações no domínio do tempo também foram desenvolvidas para as topologias, afim de avaliar tais perdas. O trabalho tem como méritos uma descrição mais detalhada do comportamento dos filtros ativos série, paralelo e universal, consequentemente apresentando os melhores pontos de operação dos mesmos, além de apresentar formas distintas de implementação do filtro universalIn this doctoral work is treated of power static compensators (or active power filters) three-phase systems and techniques for improving power quality associated with emphasis on the most appropriate employment of each. Specifically, we can highlight two issues at work: the analysis of behavior in compensating the steady state, seeking to optimize the design and operation of these new topologies and study. Series, Shunt and universal active power filters are studied, however the main focus is the latter. The universal active power filters is analyzed in three different proposed implementation of: i) the classical - a converter of six arms and a bus dc, ii) a converter five arms, and a bus dc, iii) with two three-phase converters and two buses dc and iv) three-phase converters and three dc buses . The steady state analysis for shunt and series active power filters allows a better understanding of the operation and optimization of the universal filter, which is simply the joining of these two. In this analysis it is possible to modify all the system parameters, in order to appreciate the behavior of currents and voltages ratings, seeking an operating point that minimizes the converter power loss. The implementation of the universal filter with two dc bus is justified by the fact that each filter individually requires a different dc bus voltage, this way the dc bus voltage of each filter can be designed better. A lower dc bus voltage improve total harmonic distortion and reducing converter power losses. In five-leg universal active power filter topology (with one dc bus). The voltage capability of dc bus is analysed, looking for situations where synchronism is between the voltages, since in this situation the five-leg converter has the same dc bus voltage capability of a six-leg converter. Probably, because of unless there is a leg, maybe occur a reduction of power losses in the converter. Finally proposals are two topologies that employ three-phase converters without the sharing of dc bus voltage. One uses two shunt and one series active power filter, that will be called as a universal filter shunt-series-shunt. The other topology will be called xv xvi series-parallel-series, because it uses two series and one shunt active power filter. These topologies have a disadvantage of using a lot of semiconductor switches, dc bus capacitors, however they have a degree of freedom that is used for system optimization. For comparison between the structures was used as a basis, the switching losses, conduction and blockade of the semiconductor switches. In this sense in the time domain simulations have also been developed for the topologies in order to assess such losses. The work has the merits a more detailed description of the behavior of active filters series, sunht and universal, thus presenting the best operating points of the same, and present different ways of implementing the universal filter.Submitted by Joana Darc Morais da Silva (darc.campo@gmail.com) on 2021-04-19T21:46:19Z No. of bitstreams: 1 RAFAEL ROCHA MATIAS - TESE PPGEE 2012.pdf: 10764913 bytes, checksum: d8eb0b03292be8b9695272fc2edf3049 (MD5)Made available in DSpace on 2021-04-19T21:46:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAFAEL ROCHA MATIAS - TESE PPGEE 2012.pdf: 10764913 bytes, checksum: d8eb0b03292be8b9695272fc2edf3049 (MD5) Previous issue date: 2012-04-02Universidade Federal de Campina GrandePÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIEngenharia Elétrica.Compensadores estáticos de potênciaSistemas trifásicosPerdas em conversoresFiltros ativos de potênciaParalelo e universalQualidade de energia - mediçãoMedição da qualidade de energiaFiltros ativos paralelo e sérieFiltro ativo universalStatic power compensatorsThree-phase systemsLosses in convertersActive power filtersParallel and universalPower quality - measurementMeasurement of power qualitySeries and parallel active filtersUniversal active filterCompensadores estáticos de potência para sistemas trifásicos.Static power compensators for three-phase systems.2012-04-022021-04-19T21:46:19Z2021-04-192021-04-19T21:46:19Zhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/18201MATIAS, Rafael Rocha. Compensadores estáticos de potência para sistemas trifásicos. 2012. 251f. http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/18201info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCGORIGINALRAFAEL ROCHA MATIAS - TESE PPGEE 2012.pdfRAFAEL ROCHA MATIAS - TESE PPGEE 2012.pdfapplication/pdf10771395http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/riufcg/18201/3/RAFAEL+ROCHA+MATIAS+-+TESE+PPGEE+2012.pdf7600d2d57131dc19c9e293717d6fe9b7MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/riufcg/18201/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufcg/182012021-04-27 11:09:57.427oai:localhost: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512021-04-27T14:09:57Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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Este trabalho de doutorado trata dos compensadores estáticos de potência (ou filtros ativos de potência) em sistemas trifásicos e das técnicas de melhoria da qualidade de energia associadas, enfatizando-se o emprego mais adequado de cada uma delas. Especificamente, pode-se destacar dois pontos no trabalho: a análise do comportamento dos compensadores em regime permanente, buscando a melhoria no projeto e operação destes e o segundo ponto é a avaliação de novas topologias de implementação do filtro ativo universal. Foram abordados os filtros ativos paralelo, série e universal. Esse último é analisado em três propostas distintas de implementação: i) a clássica - um conversor de seis braços e um barramento cc; ii) um conversor de cinco braços e um barramento cc; iii) com dois conversores trifásicos e dois barramentos cc e iv) com três conversores trifásicos e três barramentos cc. O estudo em regime permanente para os filtros paralelo e série possibilita uma melhor compreensão do funcionamento e melhoria do filtro universal, que é simplesmente a junção destes dois. Nesse estudo é possível variar os diversos parâmetros do sistema permitindo avaliar os comportamentos das correntes e tensões, buscando um ponto de operação que minimize as perdas no conversor. A implementação do filtro universal com dois barramentos é justificada pelo fato de que cada conversor exige uma tensão de barramento diferente, dessa forma, nessa estrutura a tensão em cada barramento é melhor dimensionada. Por consequência são promovidas a redução de perdas e distorção harmônica. Já na implementação utilizando o conversor de cinco braços (e um barramento), é analisada a possibilidade de sincronismo entre as tensões dos filtros, pois nessa situação o conversor de cinco braços se comporta como o conversor de seis braços, no que se refere ao aproveitamento da tensão de barramento. Por último são propostas duas topologias que empregam três conversores trifásicos sem o compartilhamento dos barramentos cc. Uma utiliza dois filtros paralelo e um xiii xiv série, chamada de filtro universal paralelo-série-paralelo, e a outra topologia é chamada de série-paralelo-série, pois utiliza dois filtros série e um paralelo. Estas topologias tem como desvantagem o uso de mais chaves semicondutoras e capacitores para o barramento, entretanto, elas possuem um grau de liberdade que é utilizado para otimização do sistema. Para efeito de comparação entre as estruturas, foi utilizada como base, as perdas de chaveamento, condução e bloqueio das chaves semicondutoras. Nesse sentido simulações no domínio do tempo também foram desenvolvidas para as topologias, afim de avaliar tais perdas. O trabalho tem como méritos uma descrição mais detalhada do comportamento dos filtros ativos série, paralelo e universal, consequentemente apresentando os melhores pontos de operação dos mesmos, além de apresentar formas distintas de implementação do filtro universal |
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