Topologia Híbrida Trifásica a Três Fios para Regulação de Tensão em Sistemas de Geração Baseados em Gerador de Indução Auto-excitado

Authors

  • Celso B. Tischer Departamento de Processamento de Energia Elétrica, Grupo de Eletrônica de Potência e Contr
  • Lucas G. Scherer Universidade Federal de Santa Maria – Santa Maria, RS – Brasil
  • Robinson F. de Camargo Departamento de Processamento de Energia Elétrica, Grupo de Eletrônica de Potência e Controle

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2015.1.040049

Keywords:

Banco de Capacitores Comutáveis, Compensador Estático de Distribuição, Gerador de Indução Autoexcitado, Regulação de Tensão, Topologia Híbrida

Abstract

Este artigo propõe uma nova topologia híbrida trifásica a três fios para a regulação da amplitude das tensões de saída de sistemas de geração isolados baseados em geradores de indução autoexcitados. A topologia proposta é composta por bancos de capacitores comutáveis e compensador estático de distribuição (DSTATCOM). A vantagem da topologia proposta é a redução da potência do DSTATCOM, se comparada com a topologia que utiliza somente o DSTATCOM. A partir da modelagem matemática do sistema, considerando a topologia híbrida, é proposto um algoritmo de controle de conexão dos bancos de capacitores e controle do DSTATCOM de forma a garantir a interação entre ambos. Resultados de simulação e experimentais são apresentados com o intuito de validar a nova topologia e comprovar seu desempenho na regulação da amplitude das tensões.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Celso B. Tischer, Departamento de Processamento de Energia Elétrica, Grupo de Eletrônica de Potência e Contr

Possui graduação (2011) em Engenharia Elétrica pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul e mestrado (2013) em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) com ênfase em Processamento de Energia Elétrica. Atualmente, é doutorando do Programa de Pós- Graduação em Engenharia Elétrica da UFSM. Entre suas áreas de interesse destacam-se: controle de máquinas, eletrônica de potência, gerador de indução autoexcitado,

Lucas G. Scherer, Universidade Federal de Santa Maria – Santa Maria, RS – Brasil

Possui graduação (2007) e mestrado (2012) em Engenharia Elétrica pela UFSM com ênfase em Processamento de Energia Elétrica. Atualmente, é doutorando do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da UFSM. Entre suas áreas de interesse destacam-se: controle de máquinas, eletrônica de potência, gerador de indução autoexcitado, regulação de tensão e frequência. É membro da SOBRAEP.

Robinson F. de Camargo, Departamento de Processamento de Energia Elétrica, Grupo de Eletrônica de Potência e Controle

Possui graduação (2000), mestrado (2002) e doutorado (2006) em Engenharia Elétrica pela UFSM com ênfase em Processamento de Energia Elétrica. Foi professor e coordenador do Curso de Engenharia Elétrica da UNIJUI e professor do mestrado em Modelagem Matemática. Atualmente, é professor e Chefe do Departamento de Processamento de Energia Elétrica. É também professor do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da UFSM. Entre suas áreas de interesse destacam-se: pequenas centrais hidrelétricas, métodos de sincronização de conversores, retificadores PWM trifásicos e filtros ativos de potência. É membro da SOBRAEP.

References

E. N. Marra; J. A. Pomílio, "Self-Excited Induction Generator Controlled by a VS-PWM Bidirectional Converter for Rural Applications", IEEE Transactions on Industry Applications, v. 35, n. 4, 1999. https://doi.org/10.1109/28.777197 DOI: https://doi.org/10.1109/28.777197

C. Rech, R. F. Camargo, M. Campos, F. Salvadori, V. G. Leandro and J. C. Bolacell, "Impacto de métodos de sincronismo no desempenho de geradores de indução auto-excitados", Controle & Automação - SBA, vol.19, nº 04, pp. 475-485, 2008. https://doi.org/10.1590/S0103-17592008000400010 DOI: https://doi.org/10.1590/S0103-17592008000400010

L. G. Scherer, R. F. de Camargo, "Controle de Frequência e Tensão de Micro Centrais Hidrelétricas que Utilizam Geradores de Indução Auto-Excitados com Emprego da Modelagem Não-linear de Turbinas Hidráulicas", Eletrônica de Potência, vol.17, nº 4, pp. 690-701, Set./Nov. de 2012. https://doi.org/10.18618/REP.2012.4.690701 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2012.4.690701

H. C. Rai,; A. K. Tandan, S. S. Murthy, B. Singh, "Voltage regulation of self-excited induction generator using passive elements", IEEE Conference of Electric Machine Drives, p. 240-245, 1993.

M. G. Simões, F. A. Farret, "Renewable Energy Systems: Design and Analysis with Induction Generators", CRC Press, 1ª Ed., 2004.

D. E. Basset and M. F. Potter, "Capacitive excitation for induction generators", AIEE Transactions, v. 54, p. 540-545, 1935. https://doi.org/10.1109/EE.1935.6540048 DOI: https://doi.org/10.1109/EE.1935.6540048

Y. K. Chauhan, S. K. Jain, B. Singh, "A Prospective on Voltage Regulation of Self-Excited Induction Generators for Industry Applications", IEEE Transactions on Industry Applications, v. 46, n. 2, Mar/Apr. 2010. https://doi.org/10.1109/TIA.2009.2039984 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2009.2039984

S. M. Alghuwainem, "Steady state analysis of an induction generator self-excited by a capacitor in parallel with a saturable reactor", IEEE Electric Machinery Power System, v. 26, n. 6, p. 617-625, July 1998. https://doi.org/10.1080/07313569808955845 DOI: https://doi.org/10.1080/07313569808955845

E. C. Quispe, R. D. Arias, and J. E. Quintero, "A new voltage regulator for self-excited induction generator-design, simulation, and experimental results", in Proc. IEEE Conf. Elect. Mach. Drives, 1997, pp. TB3/7.1. https://doi.org/10.1109/IEMDC.1997.604235 DOI: https://doi.org/10.1109/IEMDC.1997.604235

M. A. Al-Saffar, E. C. Nho, and T. A. Lipo, "Controlled shunt capacitor self-excited induction generator", in Conf. Rec. 33rd IEEE IAS Annu. Meeting, Oct. 12-15, 1998, vol. 2, pp. 1486-1490. https://doi.org/10.1109/IAS.1998.730338 DOI: https://doi.org/10.1109/IAS.1998.730338

D. K. Jain, A. P. Mittal, and B. Singh, "Advanced controlled series compensated self-excited induction generator", in Proc. Int. Conf. Power Electron., Drives Energy Syst. Ind. Growth, Jan. 8-11, 1996, vol. 2, pp. 707-712. https://doi.org/10.1109/PEDES.1996.535866 DOI: https://doi.org/10.1109/PEDES.1996.535866

T. Ahmed, O. Noro, E. Hiraki, and M. Nakaoka, "Terminal voltage regulation characteristics by static Var compensator for a 3-phase self-excited induction generator", IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 40, no. 4, pp. 978-988, Jul./Aug. 2004. https://doi.org/10.1109/TIA.2004.830783 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2004.830783

T. Ahmed, K. Nishida, M. Nakaoka, "A Novel Stand-Alone Induction Generator System for AC and DC Power applications", IEEE Transactions on Industry Applications, v. 43, n. 6, p. 1465-1474, 2007. https://doi.org/10.1109/TIA.2007.908210 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2007.908210

B. Singh, L. B. Shilpakar, "Analysis of a novel solid state voltage regulator for a self-excited induction generator", IEE Proceedings - Generation, Transmission and Distribution, v. 45, n. 6, p. 647-655, Nov. 1998. https://doi.org/10.1049/ip-gtd:19982357 DOI: https://doi.org/10.1049/ip-gtd:19982357

S. C. Kuo, L. Wang, "Analysis of voltage control for a self-excited induction generator using a current-controlled voltage source inverter (CC-VSI)", IEE Proceedings- Generation, Transmission and Distribution, v. 148, n. 5, p. 431-438, Sep. 2001. https://doi.org/10.1049/ip-gtd:20010477 DOI: https://doi.org/10.1049/ip-gtd:20010477

B. Singh, S. S. Murthy, S. Gupta, "STATCOM-based voltage regulator for self-excited induction generator feeding nonlinear loads", IEEE Transaction on Industrial Electronics, v. 53, n. 5, p. 1437-1452, Out. 2006. https://doi.org/10.1109/TIE.2006.882008 DOI: https://doi.org/10.1109/TIE.2006.882008

H. R. Karshenas, A. Abdolahi, "Analysis of a voltage regulator for self-excited induction generator employing current-type static compensator", in Proc. Int. Conf. Elect. Comput. Eng., 2001, vol. 2, pp. 1053-1058. https://doi.org/10.1109/CCECE.2001.933588 DOI: https://doi.org/10.1109/CCECE.2001.933588

N. Martins, G. C. D. Sousa, "Controle "Fuzzy" do Gerador de Indução Trifásico para Micro Centrais Hidrelétricas", Eletrônica de Potência, v. 12, n. 2, p. 137-146, Julho de 2007. https://doi.org/10.18618/REP.2007.2.137146 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2007.2.137146

V. Rajagopal, B. Singh, G. K. Kasal, "Electronic load controller with power quality improvement of isolated induction generator for small hidro power generation", IET Transaction on Renewable Power Generation, v. 5, n. 2, p. 202-213, 2011. https://doi.org/10.1049/iet-rpg.2010.0081 DOI: https://doi.org/10.1049/iet-rpg.2010.0081

M. Hazewinkel, Encyclopaedia of Mathematics, Supplement III, Kluwer Academic Publishers, 2002.

ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica; Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional - PRODIST - Módulo 8, disponível em http://www.aneel.gov.br/arquivos/PDF/M%C3%B3dulo8_Revis%C3%A3o_4.pdf, acessado em 15 de agosto de 2014.

J. W. Nilsson, S. A. Riedel, Electric Circuits, Prentice Hall, 8ª Edição, 2008.

Published

2015-02-28

How to Cite

[1]
C. B. Tischer, L. G. Scherer, and R. F. de 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, Feb. 2015.

Issue

Section

Original Papers