Restauração de Afundamentos de Tensão de Curta Duração em Redes Elétricas Não- Senoidais

João R. S. Martins; Darlan A. Fernandes; Fabiano F.  Costa; Maurício B. R. Corrêa; Edison R. C. da Silva

doi:10.18618/REP.2021.4.0013

Authors

João R. S. Martins Universidade Federal de Alagoas, Maceió – AL
Darlan A. Fernandes Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa – PB
Fabiano F. Costa Universidade Federal da Bahia, Salvador – BA
Maurício B. R. Corrêa Universidade Federal de Campina Grande – PB
Edison R. C. da Silva Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa – PB e Universidade Federal de Campina Grande – PB

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2021.4.0013

Keywords:

afundamento de tensão, Compensação de tensão, Controle de Tensão, Harmônicos, Mínimos quadrados recursivo

Abstract

Este trabalho apresenta um método de inserção de tensão na rede elétrica com distorções harmônicas para proteção de cargas sensíveis a afundamentos de tensão de curta duração. O objetivo é recuperar o nível de tensão nominal na carga realizando a restauração apenas da componente de frequência fundamental sem que as componentes harmônicas sejam compensadas, por meio de um restaurador dinâmico de tensão (DVR). Correções realizadas desta forma se justificam pois o DVR é um equipamento dedicado a restaurar a amplitude da carga sensível para seu valor nominal, a partir de variações rápidas advindas da rede elétrica. A correção das distorções não é adequada para este equipamento pois os harmônicos são problemas permanentes e originados de não-linearidades das cargas elétricas. Portanto, as baterias que suprem o DVR não sustentam as correções de problemas permanentes, apenas de variações rápidas. Isto permite um prolongamento na vida útil delas, que é um item importante neste tipo de compensador. Para estes propósitos é desenvolvida uma estimação recursiva por mínimos quadrados adequada a tensões com conteúdo harmônico e aqui denominada de HMQR. A construção da tensão de referência a ser produzida pelo conversor CC-CA também leva em conta o sincronismo com a componente fundamental da rede, o que permite uma otimização do nível de tensão utilizado do barramento CC. Cenários de correções apenas com a inserção da fundamental, bem como com conteúdo harmônico são testados em simulação para comparação de desempenho no uso da potência do compensador. Estes mesmos cenários também são testados em uma plataforma experimental desenvolvida em laboratório para confirmação da proposta.

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Author Biographies

João R. S. Martins, Universidade Federal de Alagoas, Maceió – AL

recebeu os títulos de Engenheiro Eletricista, Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica, respectivamente pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) em 2011, Universidade Federal da Paraíba (UFPB) em 2016 e UFCG em 2020. De 2015 a 2016 foi Professor no Instituto Federal da Paraíba (IFPB). Atualmente é Professor do Instituto de Computação da Universidade Federal de Alagoas (UFAL). Seus interesses de pesquisa estão nas aplicações de controle e qualidade de energia.

Darlan A. Fernandes, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa – PB

recebeu o título de Engenheiro Eletricista pela Universidade Federal da Paraíba, em 2002 e os títulos de Mestre e Doutor pela Universidade Federal de Campina Grande, em 2004 e 2008, respectivamente. Entre 2007 e 2011 foi professor do Departamento da Indústria do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte. Desde 2011 é Professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal da Paraíba. Entre 2018 e 2019, realizou pós-doutorado no CPES (Center for Power Electronics Systems) na Virginia Polytechnic Institute and State University (Virginia Tech), Blacksburg, Estados Unidos. Suas áreas de interesse são aplicações de dispositivos eletrônicos de potência em sistemas de distribuição, qualidade de energia, sistemas fotovoltaicos e medições de impedâncias para avaliação da estabilidade de conversores de potência conectados à rede elétrica.

Fabiano F. Costa, Universidade Federal da Bahia, Salvador – BA

possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade de São Paulo (1997), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Campina Grande (2001) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Campina Grande (2005). Atualmente é professor associado da Universidade Federal da Bahia no Departamento de Engenharia Elétrica. Seus interesses em pesquisa incluem tópicos relacionados à modelagem de conversores chaveados por meio técnicas de impedância; estabilidade de sistemas chaveados interconectados no domínio da frequência, com ênfase em inversores LCL conectados à rede elétrica; métodos de sincronização por malha de captura de fase (PLLs) e técnicas de estimação de impedância de redes elétricas. É membro da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência e Membro Senior do Instituto de Engenharia Elétrica e Eletrônica (IEEE). Atualmente, é pesquisador visitante junto ao CPES (Center for Power Eletronics Systems) da Virginia Tech (EUA).

Maurício B. R. Corrêa, Universidade Federal de Campina Grande – PB

recebeu os títulos de Engenheiro Eletricista, Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica da Universidade Federal da Paraíba, Campina Grande, Brasil, repectivamente, em 1996, 1997 e 2002. De 1997 a 2004, esteve no Centro Federal de Educação Eletrôn. Potên., Fortaleza, v. 26, n. 4, p. 360-368, out./dez. 2021 368 Tecnológica de Alagoas, Brasil. De 2001 a 2002, fez estágio no Wisconsin Electric Machines e o Power Electronics Consortium (WEMPEC), da Universidade de Wisconsin, Madison, WI, EUA, como parte do programa de doutorado. Desde julho de 2004, trabalha no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, onde atualmente é professor associado de engenharia elétrica. Foi vice-coordenador geral da "The 2005 IEEE Power Electronics Specialists Conference"(PESC 2005) e Coordenador do Tópico (B) do IEEE International Future Energy Challenge de 2011 (IFEC 2011). Ele é atualmente o Coordenador do Laboratório de Eletrônica Industrial e Acionamento de Máquinas, onde ele e seus colegas desenvolvem suas pesquisas. Seus interesses de pesquisa incluem sistemas de acionamento, eletrônica de potência e energia renovável.

Edison R. C. da Silva, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa – PB e Universidade Federal de Campina Grande – PB

recebeu o grau de Eng. Eletricista (1965) pela Escola Politécnica de Pernambuco, o grau de Mestre pela UFRJ (1968), e o especialista em Automática (1970) e de Doutor em Eletrônica Industrial (1972) pela Universidade Paul Sabatier de Toulouse, França. Realizou pós-doutorado na Universidade de WisconsinMadison e no Instituto Politécnico de Toulouse. Foi professor visitante na UFRJ, UFPB e na Universidade de Indianapolis/IUPUI, EUA. É Professor Emérito da UFCG e continua ativo como pesquisador, sendo vinculado aos cursos de pós-graduação em Engenharia Elétrica da UFPB e da UFCG. Foi Presidente da Sociedade Brasileira de Automática e recebeu Medalha de Ouro CAPES/COFECUB (cooperação francesa) por serviços prestados. Organizou congressos nacionais e internacionais. É membro Honorável da SOBRAEP e Life-Fellow do IEEE, pertencendo, também, à SBA, e às Sociedades PELS, IAS, IES e PES do IEEE. Suas atuais áreas de interesse são estruturas de conversores e sistemas de energia alternativa, além do diagnóstico de faltas em conversores. É co-autor do livro “Advanced Power Electronics Converters: Pwm Converters Processing AC Voltages”, IEEE/Wiley.

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