Implementação de Funcionalidade de Amortecimento de Propagação Harmônica em Equipamento de Armazenamento e Suporte de Rede

Authors

  • Wilson Sant’Ana Instituto Gnarus, Itajubá – MG, Brasil e Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Itajubá – MG, Brasil 3EDP São Paulo Distribuição de Energia, São Paulo – SP, Brasil
  • Robson Gonzatti Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Itajubá – MG, Brasil
  • Germano Lambert Torres Instituto Gnarus, Itajubá – MG, Brasil
  • Erik Bonaldi Instituto Gnarus, Itajubá – MG, Brasil
  • Rondineli Pereira Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Itajubá – MG, Brasil
  • Luiz Eduardo Borges da Silva Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Itajubá – MG, Brasil
  • Guilherme Pinheiro Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Itajubá – MG, Brasil
  • Carlos H. Silva Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Itajubá – MG, Brasil
  • Denis Mollica EDP São Paulo Distribuição de Energia, São Paulo – SP, Brasil
  • Joselino Santana Filho EDP São Paulo Distribuição de Energia, São Paulo – SP, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2019.1.0018

Keywords:

Amortecimento de Ressonâncias, Conversores multiníveis, Filtros Ativos, Resistência Harmônica

Abstract

Este trabalho trata do amortecimento de propagação harmônica em linhas de distribuição, visando melhora na qualidade da tensão. A propagação harmônica ocorre devido às ressonâncias entre as impedâncias indutivas do sistema e bancos de capacitores utilizados em filtros passivos e compensadores de reativos, amplificando a distorção causada por cargas não lineares nas proximidades, e pode ser amortecida através do uso de filtros ativos emulando resistências harmônicas. Esta abordagem (ao invés do uso convencional dos filtros ativos shunt para diretamente compensar as correntes harmônicas) é muito atrativa para sistemas de distribuição, aonde as cargas não lineares estão distribuídas e inacessíveis.
A contribuição principal deste artigo é a implementação desta resistência harmônica em um equipamento de armazenamento de energia e suporte de rede como uma funcionalidade extra, sem necessidade de sensores adicionais.
Resultados experimentais são apresentados em uma bancada de testes.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Wilson Sant’Ana, Instituto Gnarus, Itajubá – MG, Brasil e Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Itajubá – MG, Brasil 3EDP São Paulo Distribuição de Energia, São Paulo – SP, Brasil

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Escola Federal de Engenharia de Itajubá (2001), mestrado e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Itajubá (2004 e 2016, respectivamente). Atualmente é pesquisador adjunto no Instituto Gnarus. Tem experiência com desenvolvimento de hardware e software para microcontroladores, DSPs e FPGAs. Possui interesses profissionais nas áreas de manutenção preditiva de máquinas elétricas, eletrônica de potência e sistemas de controle.

Robson Gonzatti, Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Itajubá – MG, Brasil

Possui graduação em Engenharia de Controle e Automação pela Universidade Federal de Itajubá (2011), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Itajubá (2012) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Itajubá (2015). Atualmente é Professor Adjunto A da Universidade Federal de Itajubá. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Eletrônica Industrial, Sistemas e Controles Eletrônicos. Atuando principalmente nos seguintes temas: Filtro Ativo Híbrido, Controle, Compensação Harmônica.

Germano Lambert Torres, Instituto Gnarus, Itajubá – MG, Brasil

Diretor de Pesquisa e Desenvolvimento da PS Soluções, desde 2010. PesquisadorAssociado e Coordenador do Conselho Técnico-Científico do Instituto Gnarus, desde 2012. Professor Titular da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI), 1983-2012. Instrutor e Consultor da FUPAI, desde 1983. Engenheiro Eletricista, formado pela Escola Federal de Engenharia de Itajubá (EFEI), em 1982. Mestre em Engenharia Elétrica pela EFEI, em 1986. Doutor em Engenharia Elétrica pela École Polytechnique de Montreal, Canadá, em 1990. Tem sido Consultor e Instrutor de diversas concessionárias de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica no Brasil e no exterior, agências reguladoras, como ANEEL e ANP, e empresas como Petrobras, CSN e Vale. É Fellow do IEEE.

Erik Bonaldi, Instituto Gnarus, Itajubá – MG, Brasil

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Escola Federal de Engenharia de Itajubá (1999), mestrado e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Itajubá (2002 e 2006, respectivamente). Atualmente é sócio-gerente da PS Soluções e pesquisador associado ao Instituto Gnarus. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Automação Eletrônica de Processos Elétricos e Industriais, atuando principalmente nos seguintes temas: manutenção preditiva, análise da assinatura elétrica, inteligência artificial e rough sets classifier.

Rondineli Pereira, Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Itajubá – MG, Brasil

Professor de Eletrônica de Potência da Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI. É doutor em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Itajubá (2011). Possui mestrado em Engenharia Elétrica (2009) e graduação em Engenharia da Computação (2006) pela Universidade Federal de Itajubá. Atua nas áreas de Eletrônica de Potência, Processamento Digital de Sinais, Algoritmos de Controle para Filtros Ativos de Potência, Filtragem Adaptativa e Sistemas de Controle.

Luiz Eduardo Borges da Silva, Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Itajubá – MG, Brasil

Graduação e Mestrado em Engenharia Elétrica pela Escola Federal de Engenharia de Itajubá (1977 e 1982, respectivamente) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Ecole Polytechnique de Montreal (1988). Atualmente é professor titular da Universidade Federal de Itajubá. Desde 1996 Coordenador do Grupo de Eletrônica e Controle Industrial da UNIFEI. Membro de diversas comissões governamentais e agências reguladoras, tais como: Ministério da Educação, Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação e Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Membro da Fundação de Pesquisa e Assessoramento à Indústria (FUPAI) desde 1978 e Fundação de Ensino, Pesquisa e Extensão de Itajubá (FAPEPE) desde 2005. É Senior Member do IEEE.

Guilherme Pinheiro, Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Itajubá – MG, Brasil

Doutorando em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Itajubá. Mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Itajubá (2016). Graduado em Engenharia Elétrica com ênfase em Automação e Controle pela Universidade de Uberaba (2010). Possui experiência em supervisão de manutenção, instrumentação e processos industriais para industrias de alimentos. Além de conhecimentos em sistemas supervisórios, controladores lógico programáveis, proteção, geração e distribuição de energia elétrica

Carlos H. Silva, Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Itajubá – MG, Brasil

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de São João Del-Rei (2002), mestrado e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Itajubá (2005 e 2009, respectivamente). É professor adjunto da Universidade Federal de Ouro Preto. Atualmente, pós-doutorando na Universidade Federal de Itajubá. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Sistemas Elétricos de Potência. Atua principalmente nos seguintes temas: Filtros Ativos e DSP.

Denis Mollica, EDP São Paulo Distribuição de Energia, São Paulo – SP, Brasil

Possui graduação em Engenharia Elétrica e MBA em Gerência Empresarial, Engenharia Elétrica e Eletrônica pela Universidade de Taubaté, em 2000 e 2005, respectivamente. É pós-graduado pela Fundação Getúlio em Governança de TI, Governança Avançada de TI (2010). Está na EDP Brasil desde 1997, onde ocupou diversos cargos, atualmente é Gestor Executivo de Engenharia e Sistemas da Unidade de Distribuição de Energia.

Joselino Santana Filho, EDP São Paulo Distribuição de Energia, São Paulo – SP, Brasil

Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade de Mogi das Cruzes (2004). É pósgraduado pela Fundação Getúlio no curso MBA em Gestão Empresarial (2011). Atualmente é Engenheiro Eletricista de Estudos e Projetos da área de Desenvolvimento Tecnológico da Bandeirante Energia S A. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Medição, Controle, Correção e Proteção de Sistemas Elétricos de Potência. Atualmente está voltado para a convergência da Distribuição ao Smart Grid.

References

B. Singh, K. Al-Haddad, A. Chandra, "A review of active filters for power quality improvement”, in IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 46, no. 5,pp. 960-971, Oct. 1999. https://doi.org/10.1109/41.793345 DOI: https://doi.org/10.1109/41.793345

L. B. G. Campanhol, S. A. O. da Silva, A. Goedtel,"Filtro ativo de potência paralelo aplicado em sistemas trifásicos a quatro-fios", Eletrônica de Potência, vol. 18, no. 1, pp. 782-792, fev 2013.https://doi.org/10.18618/REP.2013.1.782792 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2013.1.782792

J. R. de Souza Martins, D. A. Fernandes, F. F. Costa, M. B. de Rossiter Correa, "Compensação de tensão trifásica em cargas sensíveis baseada em um sistema de controle repetitivo e mínimos quadrados", Eletrônica de Potência, vol. 22, no. 3, pp. 237-245, set2017. https://doi.org/10.18618/REP.2017.3.2681 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2017.3.2681

F. Z. Peng, "Application issues of active power filters”, in IEEE Industry Applications Magazine, vol. 4, no. 5,pp. 21-30, Sep./Oct. 1998.https://doi.org/10.1109/2943.715502 DOI: https://doi.org/10.1109/2943.715502

H. K. M. Paredes, P. H. F. dos Reis, S. M. Deckmann,"Caracterização de cargas lineares e não lineares em condições de tensões não senoidais", Eletrônica de Potência, vol. 22, no. 1, pp. 50-62, mar2017.https://doi.org/10.18618/REP.2017.1.2647 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2017.1.2647

H. Akagi, "New trends in active filters for power conditioning", in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 32, no. 6, pp. 1312-1322, Nov./Dec.1996.https://doi.org/10.1109/28.556633 DOI: https://doi.org/10.1109/28.556633

X. Sun, J. Zeng, Z. Chen, "Site Selection Strategy of Single-Frequency Tuned R-APF for Background Harmonic Voltage Damping in Power Systems", in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 28, no. 1, pp. 135-143, Jan 2013.https://doi.org/10.1109/TPEL.2011.2179121 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2011.2179121

X. Sun, R. Han, H. Shen, B. Wang, Z. Lu, Z. Chen,"A Double-Resistive Active Power Filter System to Attenuate Harmonic Voltages of a Radial Power Distribution Feeder", in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, no. 9, pp. 6203-6216, Sept 2016.https://doi.org/10.1109/TPEL.2015.2500913 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2015.2500913

H. Bai, X. Wang, F. Blaabjerg, "A Grid-Voltage-Sensorless Resistive-Active Power Filter With Series LC-Filter", in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 33, no. 5, pp. 4429-4440, May 2018. https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2717183 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2017.2717183

T.-N. Le, M. Pereira, K. Renz, G. Vaupel, "Active damping of resonances in power systems", in IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 9, no. 2, pp.1001-1008, Apr. 1994.https://doi.org/10.1109/61.296284 DOI: https://doi.org/10.1109/61.296284

K. Wada, H. Fujita, H. Akagi, "Considerations of a shunt active filter based on voltage detection for installation on a long distribution feeder”, in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 38, no. 4, pp. 1123-1130, Jul./Aug. 2002.https://doi.org/10.1109/TIA.2002.800584 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2002.800584

W. C. Santana, K. Al-Haddad, L. E. B. da Silva,"Modeling and Active Damping of Harmonic Propagation on Electric Distribution Systems", in Proceedings of the IEEE Electrical Power and Energy Conference EPEC '09, Montreal, Canada, Oct. 2009.https://doi.org/10.1109/EPEC.2009.5420880 DOI: https://doi.org/10.1109/EPEC.2009.5420880

P. Jintakosonwit, H. Akagi, H. Fujita, S. Ogasawara,"Implementation and performance of automatic gain adjustment in a shunt-active filter for harmonic damping throughout a power distribution system”, in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 17, no. 3, pp. 438-447, May 2002.https://doi.org/10.1109/TPEL.2002.1004252 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2002.1004252

T. L. Lee, S. H. Hu, "Discrete Frequency-Tuning Active Filter to Suppress Harmonic Resonances of Closed-Loop Distribution Power Systems", in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 26, no. 1, pp.137-148, Jan 2011.https://doi.org/10.1109/TPEL.2010.2052833 DOI: https://doi.org/10.1109/TPEL.2010.2052833

P. Tenti, T. Caldognetto, S. Buso, D. I. Brandao," Control of utility interfaces in low-voltage microgrids", Eletrônica de Poteêcia, vol. 20, no. 4, pp. 373-382, nov 2015.https://doi.org/10.18618/REP.2015.4.2556 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2015.4.2556

N. Pogaku, T. C. Green, "Harmonic mitigation throughout a distribution system: a distributed-generator-based solution”, in IEE Proceedings -Generation, Transmission and Distribution, vol. 153,no. 3, pp. 350-358, May 2006, .https://doi.org/10.1049/ip-gtd:20050086 DOI: https://doi.org/10.1049/ip-gtd:20050086

W. Sant'Ana, R. Gonzatti, G. Lambert-Torres,E. Bonaldi, R. Pereira, L. E. B. da Silva, C. H.Silva, G. Pinheiro, D. Mollica, J. S. Filho, "Suporte formação de micro redes através de conversor multinível", in Anais do XXII Congresso Brasileiro de Automática - CBA2018, Joao Pessoa-PB, Brazil, Set2018.https://doi.org/10.20906/CPS/CBA2018-0485 DOI: https://doi.org/10.20906/CPS/CBA2018-0485

W. Sant'Ana, R. Gonzatti, B. Guimaraes, G. Lambert-Torres, E. Bonaldi, R. Pereira, L. E. B. da Silva, C. Ferreira, L. de Oliveira, G. Pinheiro, C. H. da Silva, C. Salomon, D. Mollica, J. S. Filho, "Development of a multilevel converter for power systems applications based on DSP", in Anais do VII Simpósio Brasileiro de Sistemas Elétricos (SBSE), Niteroi-RJ, Brazil, maio2018.https://doi.org/10.1109/SBSE.2018.8395608 DOI: https://doi.org/10.1109/SBSE.2018.8395608

L. Asiminoaei, F. Blaabjerg, S. Hansen, "Detection iskey - Harmonic detection methods for active power filter applications”, in IEEE Industry Applications Magazine, vol. 13, no. 4, pp. 22-33, Jul./Aug. 2007.https://doi.org/10.1109/MIA.2007.4283506 DOI: https://doi.org/10.1109/MIA.2007.4283506

M. J. Newman, D. N. Zmood, D. G. Holmes," Stationary frame harmonic reference generation for active filter systems", in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 38, no. 6, pp. 1591-1599,Nov 2002.https://doi.org/10.1109/TIA.2002.804739 DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2002.804739

C. L. Phillips, H. T. Nagle, Digital Control Systems Analysis and Design, 3rd ed., Prentice Hall, Inc., Upper Saddle River, New Jersey, 1995.

R. B. Gonzatti, S. C. Ferreira, C. H. da Silva,L. E. B. da Silva, G. Lambert-Torres, L. G. F.Silva, "Hybrid active power filter applied to harmonic compensation of current-source type and voltage-source type nonlinear loads", in 2013 Brazilian Power Electronics Conference, pp. 1257-1262, Oct. 2013.https://doi.org/10.1109/COBEP.2013.6785277 DOI: https://doi.org/10.1109/COBEP.2013.6785277

S. A. O. da Silva, L. B. G. Campanhol, V. D.Bacon, L. P. Sampaio, "Single-phase grid-connected photovoltaic system with active powerline conditioning”, Eletrônica de Potência, vol. 20, no. 1, pp. 8-18, fev 2015.https://doi.org/10.18618/REP.2015.1.008018 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2015.1.008018

C. X. Rocha, J. R. Camacho, E. A. A. Coelho, W. A. Parreira, "Selective three-phase current reference generation using multi-resonant method for shunt active power filter", Eletrônica de Potência, vol. 22, no. 1, pp. 19-30, mar 2017.https://doi.org/10.18618/REP.2017.1.2642 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2017.1.2642

"IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems", in IEEEStd 519-2014 (Revision of IEEE Std 519-1992), pp. 1-29, June 2014.https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2014.6826459 DOI: https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2014.6826459

ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica, “PRODIST - Módulo 8 - Qualidade de Energia Elétrica”, revisão 10, 2018. a

Downloads

Published

2019-03-31

How to Cite

[1]
W. Sant’Ana, “Implementação de Funcionalidade de Amortecimento de Propagação Harmônica em Equipamento de Armazenamento e Suporte de Rede”, Eletrônica de Potência, vol. 24, no. 1, pp. 27–36, Mar. 2019.

Issue

Vol. 24 No. 1 (2019)

Section

Original Papers

License

Copyright (c) 2018 Revista Eletrônica de Potência

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC