Universidade Federal do Rio Grande do Norte: Contribuições à estratégia de controle sem detecção de harmônicos aplicada a um filtro ativo de potência paralelo
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Title: Contribuições à estratégia de controle sem detecção de harmônicos aplicada a um filtro ativo de potência paralelo
Authors: Sousa, Raphaell Maciel de
Keywords: Filtro ativo paralelo;Compensação de harmônicos;Correção de fator de potência
Citation: SOUSA, Raphaell Maciel de. Contribuições à estratégia de controle sem detecção de harmônicos aplicada a um filtro ativo de potência paralelo. 2014. 150f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2014.
Portuguese Abstract: Os esquemas de controle convencionais aplicados em Filtros Ativos de Potência Paralelos (FAPPs) utilizam extração de hamônicos, de modo que o desempenho da compensação depende da velocidade e precisão com que os componentes harmônicos da carga não linear são identificados. O FAPP pode ser implementado sem o uso de extratores de harmônicos. Neste caso, a compensação dos componentes harmônicos é obtida a partir do balanço de potência do sistema. O desempenho da compensação no caso em que o balanço de potência é utilizado depende da velocidade com que o sistema entra em estado de equilíbrio. Neste caso, as correntes de fase são indiretamente reguladas por um controlador de dupla sequência (Double sequence controller - DSC) com dois graus de liberdade, cujo o princípio do modelo interno (internal mode principle - IMP) é utilizado para evitar transformações de coordenadas e garantir erro nulo em regime permanente. Adicionalmente o DSC apresenta robustez quando o FAPP opera sob condições de desbalanceamento. Além disso, o FAPP implementado sem esquemas de detecção compensam simultaneamente harmôncos e reativos da carga. Suas capacidades de compensação, entretanto, são limitadas pela potência disponível no conversor do FAPP. Tal restrição pode ser minimizada se o nível de potência reativa compensada for flexibilizado. Um esquema de estimação que determina as correntes do filtro é introduzido para conferir flexibilidade na compensação de reativos da carga. Resultados experimentais são apresentados para demonstrar o desempenho do sistema proposto.
Abstract: The conventional control schemes applied to Shunt Active Power Filters (SAPF) are Harmonic extractor-based strategies (HEBSs) because their effectiveness depends on how quickly and accurately the harmonic components of the nonlinear loads are identified. The SAPF can be also implemented without the use of the load harmonic extractors. In this case, the harmonic compensating term is obtained from the system active power balance. These systems can be considered as balanced-energy-based schemes (BEBSs) and their performance depends on how fast the system reaches the equilibrium state. In this case, the phase currents of the power grid are indirectly regulated by double sequence controllers with two degrees of freedom, where the internal model principle is employed to avoid reference frame transformation. Additionally the DSC controller presents robustness when the SAPF is operating under unbalanced conditions. Furthermore, SAPF implemented without harmonic detection schemes compensate simultaneously harmonic distortion and reactive power of the load. Their compensation capabilities, however, are limited by the SAPF power converter rating. Such a restriction can be minimized if the level of the reactive power correction is managed. In this work an estimation scheme for determining the filter currents is introduced to manage the compensation of reactive power. Experimental results are shown for demonstrating the performance of the proposed SAPF system.