Limitação De Corrente Em Um Regulador De Tensão Controlado Em Tensão

Allan Diego Maffezzolli; Rubens Tadeu Hock Júnior; Alessandro Luiz Batschauer

doi:10.18618/REP.2020.4.0028

Authors

Allan Diego Maffezzolli WEG S.A., Jaraguá do Sul – SC, Brasil
Rubens Tadeu Hock Júnior Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC, Joinville – SC, Brasil
Alessandro Luiz Batschauer Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC, Joinville – SC, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2020.4.0028

Keywords:

DSTATCOM, limitação de corrente, Qualidade de Energia Elétrica, Regulação de Tensão, Resistencia virtual não linear

Abstract

Os compensadores de reativos controlados em tensão operando em redes de distribuição de energia estão suscetíveis a distúrbios de tensão (afundamentos, elevações, surtos, interrupções e curto-circuito), assim, é possível que estes venham a processar correntes elevadas, podendo levar ao seu desligamento ou, até mesmo, torná-los inoperantes. Esse trabalho apresenta um novo conceito de Resistência Virtual Não Linear aplicado a um DSTATCOM (Distribution Static Synchronous Compensator) controlado em tensão. A técnica limita a potência de saída do conversor por meio da limitação de corrente do conversor. Em condição normal de operação, a técnica não altera a resposta dinâmica da malha de tensão. O conceito proposto permite que o DSTATCOM permaneça operante em condições de distúrbios da rede elétrica, protegendo o conversor e as cargas próximas ao ponto comum de conexão. O trabalho é concluído com a implementação da técnica em um protótipo de 10 kVA. A validação da proposta por meio de resultados experimentais obtidos comprova o bom funcionamento do limitador de corrente em condição de distúrbios.

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Author Biographies

Allan Diego Maffezzolli, WEG S.A., Jaraguá do Sul – SC, Brasil

nasceu em Jaraguá do Sul, Brasil, em 1986. Recebeu os títulos de graduação (UNISOCIESC) e mestrado (UDESC) em engenharia elétrica, Joinville-SC, Brasil, em 2014, 2019, respectivamente. Desde 2014, ele é Projetista de Hardware no departamento de desenvolvimento de produtos da empresa WEG Drives & Controls, atuando nos projetos de conversores para aerogeradores (WCW1300), Soft-Starter (SSW7000) e inversores multiníveis de média tensão (MVW-01). Seus campos de interesse incluem energias renováveis, conversores multiníveis, filtros ativos e qualidade de energia.

Rubens Tadeu Hock Júnior, Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC, Joinville – SC, Brasil

nascido em Joinville, SC, é engenheiro eletricista (2013), mestre (2015) e doutor (2020) pela Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC. Suas áreas de interesse são: Conversores Estáticos, Qualidade do Processamento da Energia Elétrica, Sistemas de Controle e Conversores Multiníveis Modulares.

Alessandro Luiz Batschauer, Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC, Joinville – SC, Brasil

nasceu em Balneário Camboriú, Brasil, em 1977. Recebeu os títulos de graduação, mestrado e doutorado em engenharia elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis-SC, Brasil, em 2000, 2002, and 2011, respectivamente. Desde 2002, ele é professor no departamento de engenharia elétrica da Universidade do Estado de Santa Catarina. Em 2004, ele foi co-fundador da empresa SUPPLIER, Joinville, Brasil. Desde 2019 ele é tesoureiro da revista Eletrônica de Potência. Seus campos de interesse incluem conversores multiníveis, filtros ativos qualidade de energia e comutação suave. Atualmente Dr. Batschauer é membro Senior da IEEE e membro da SOBRAEP.

References

L. C. Q. d. M. Silva, L. R. Limongi, F. Bradaschiae M. C. Cavalcanti, "Filtro Híbrido de Potência Baseado no Inversor Seis-Chaves para Compensações de Harmônicos e Potência Reativa em Cargas Não-Lineares e Desbalanceadas", Eletrônica de Potência, vol. 24, nº 4, pp. 434-447, Dez. 2019.https://doi.org/10.18618/REP.2019.4.0001 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2019.4.0001

ANEEL, PRODIST -Procedimento de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional, Módulo 8 -Qualidade da Energia Elétrica, Agência Nacional de Energia Elétrica, 2018.

A. C. Borré, A. S. Xavier, F. G. C. Ribeiro e M. Aredes, "Análise comparativa entre o controle direto e indireto de injeção de corrente em um D-STATCOM", Eletrônica de Potência, vol. 11, nº 2, pp. 103-110, Jul. 2006.https://doi.org/10.18618/REP.2006.2.103110 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2006.2.103110

N. d. Silva, J. A. Pomilio e E. A. Vendrusculo, "Análise e Implementação de Filtro Ativo Híbrido de Potência",Eletrônica de Potência, vol. 17, nº 3, pp. 576-583, Ago. 2012.https://doi.org/10.18618/REP.2012.3.575583 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2012.3.575583

G. Balen, A. R. Reis, H. Pinheiro e L. Schuch, "Estação de Carregamento Rápido com Elemento Armazenador de Energia e Filtro Ativo de Harmônicos para Veículos Elétricos", Eletrônica de Potência, vol. 24, nº1, pp95-106, Mar. 2019.https://doi.org/10.18618/REP.2019.1.0033 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2019.1.0033

C. Kumar e M. K. Mishra, "A Control Algorithm for Flexible Operation of DSTATCOM for Power Quality Improvement in Voltage and Current Control Mode", in 2012 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems(PEDES), pp. 1PEDES), pp. 1PEDES-6, Dez. 2012.https://doi.org/10.1109/PEDES.2012.6484392 DOI: https://doi.org/10.1109/PEDES.2012.6484392

J. C. daCunha, R. T. Hock Jr, S. V. G. Oliveira, L. Michels, M. Mezaroba. "A novel control scheme to reduce the reactive power processed by a Multifunctional Voltage-Quality Regulator", Electric Power Systems Research, vol. 163, Part A, pp. 348-355, Out. 2018.https://doi.org/10.1016/j.epsr.2018.07.012 DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2018.07.012

F. J. Zimann,A. L. Batschauer, M. Mezaroba, F. A. S. Neves, "Energy storage system control algorithm for voltage regulation with active and reactive power injection in low-voltage distribution network", Electric Power Systems Research, vol. 174, pp. 1-9, Set. 2019.https://doi.org/10.1016/j.epsr.2019.04.003 DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2019.04.003

C. B. Tischer, L. G. Scherer e R. F. d. Camargo, "Topologia Híbrida Trifásica a Três Fios para Regulação de Tensão em Sistemas de Geração Baseados em Gerador de Indução Auto excitado",Eletrônica de Potência, vol. 20, nº 1, pp. 40-49, Fev. 2019.https://doi.org/10.18618/REP.2015.1.040049 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2015.1.040049

G. O. Suvire, P. E. Mercado, "Improvement of Power Quality in Wind Energy Applications Using aDstatcom Coupled With a Flywheel Energy Storage System,"Eletrônica de Potência, vol. 15, nº 3, pp. 239-246, Ago. 2010.https://doi.org/10.18618/REP.2010.3.239246 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2010.3.239246

A. Elnady e M. M. A. Salama, "Unified Approach for Mitigating Voltage Sag and Voltage Flicker Using the DSTATCOM", IEEE Trans. Power Del., vol. 20, nº 2, pp. 992-1000, April1000, April1000, A2005.https://doi.org/10.1109/TPWRD.2004.837670 DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2004.837670

R. F. d. Camargo, H. A. Gründling e H. Pinheiro, "Filtro Ativo de Potência para Compensação de Harmônicos de Tensão em Sistemas de Distribuição Trifásicos a Quatro Fios",Eletrônica de Potência, vol. 12, nº 1, pp. 63-70, Mar. 2007.https://doi.org/10.18618/REP.2007.1.063070 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2007.1.063070

C. Kumar e M. K. Mishra, "Energy Conservation and Power Quality Improvement with Voltage Controlled DSTATCOM", in 2013 Annual IEEE India Conf.(INDICON(INDICON(), pp. 1INDICON), pp. 1INDICON-6, Dez. 2013.https://doi.org/10.1109/INDCON.2013.6726134 DOI: https://doi.org/10.1109/INDCON.2013.6726134

R. T. Hock Jr, "Regulador de Tensão Móvel Controlado em Tensão com Rastreamento do Ponto de Mínima Potência Aparente", Dissertação de Mestrado, Universidade do Estado de Santa Catarina-UDESC, Joinville-SC, 2015.

T. P. Enderle, G. S. da Silva, C. Fischer, R. C. Beltrame, L. Schuch, V. F. Montagner e C. Rech, "D-STATCOM Applied to Single-Phase Distribution Networks: Modeling and Control", in IECON 2012 -38th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society, pp. 321-326, Dez. 2012.https://doi.org/10.1109/IECON.2012.6388626 DOI: https://doi.org/10.1109/IECON.2012.6388626

L. Li e X. Zhang, "Study on STATCOM Principle and Control Strategy Under Short Circuit Fault", in 2017 IEEE Int. Conf. on Mechatronics and Autom.(ICMA(ICMA(), pp. 1187-1191, Ago. 2017.https://doi.org/10.1109/ICMA.2017.8015985 DOI: https://doi.org/10.1109/ICMA.2017.8015985

Y. Zhu, B. Liu, F. Wang, F. Zhuo e Y. Zhao, "A Virtual Resistance Based Reactive Power Sharing Strategy for Networked Microgrid", in 9th International Conference on Power Electronics(ECCE Asia), pp. 1564-1572, Jun. Jun. J2015.https://doi.org/10.1109/ICPE.2015.7167985 DOI: https://doi.org/10.1109/ICPE.2015.7167985

L. Ruiming e W. Shengtie, "Power Distribution of Parallel Converters in Islanded Microgrid Using Virtual Resistance Droop Control", in 13th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA(ICIEA(), pp. 1671-1675, May./Jun. 2018.https://doi.org/10.1109/ICIEA.2018.8397978 DOI: https://doi.org/10.1109/ICIEA.2018.8397978

Y. Jiang, Y. Yang, S. Tan e S. R. Hui, "Adaptive Current Sharing of Distributed Battery Systems in DC Microgrids Using Adaptive Virtual Resistance-Based Droop Control", in IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), pp. 4262-4267, Out. 2019.https://doi.org/10.1109/ECCE.2019.8912180 DOI: https://doi.org/10.1109/ECCE.2019.8912180

A.D.Maffezzolli; R.T.Hock Jr; F.J.Zimann; A.L.Batschauer, "Técnica de Limitação de Corrente por Meio de Resistência Virtual Não Linear Aplicado a um DSTATCOM Controlado em Tensão", in Congresso Brasileiro de Automática (CBA2018), vol 1, 2018.

A. Visio li, "Modified Anti-windup Scheme for PID Controllers", in IEE Proceedings -Control Theory and Applications, vol. 150, nº 1, pp. 49-54, April 2003.https://doi.org/10.1049/ip-cta:20020769 DOI: https://doi.org/10.1049/ip-cta:20020769

A. S.Hodel e C. E. Hall, "Variable-Structure PID Control to Prevent Integrator Windup," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 48, nº 2, pp. 442-451, April451, April451, A2001.https://doi.org/10.1109/41.915424 DOI: https://doi.org/10.1109/41.915424

ONS, Procedimentos de Rede -Submódulo 2.8: Gerenciamento dos indicadores de qualidade da energia elétrica da Rede Básica, Operador Nacional do Sistema Elétrico, 2017.