Compensação De Desequilíbrios De Carga Empregando Conversor Estático Operando Com Modulação Em Largura De Pulso

Authors

  • Rodrigo Cutri EPUSP – Departamento de Energia e Automação – PEA- Universidade de São Paulo – USP Av. Prof. Luciano Gualderto , trav.3 ,nº 158 – 05508-900 – São Paulo,SP – BRASIL – Tel :+55(11)3091-5483
  • Lourenço Matakas Jr. IMT – Instituto Mauá de Tecnologia – Escola de Engenharia Mauá – E.E.Mauá Departamento de Engenharia Elétrica – DEL Praça Mauá ,nº1 – 09580-900 - São Caetano do Sul , SP – BRASIL - Tel:+55(11)4239-3000

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2004.2.037044

Keywords:

Cargas desbalanceadas, Detecção de seqüência negativa, Filtros Ativos

Abstract

É cada vez maior a preocupação com a qualidade da energia elétrica tanto do ponto de vista do consumidor quanto da concessionária. Um dos grandes problemas encontrados é o desequilíbrio de correntes trifásicas devido à utilização de cargas monofásicas, bifásicas ou trifásicas desequilibradas em sistemas trifásicos de potência. Para eliminar esse desequilíbrio é necessária a identificação da parcela de corrente de seqüência negativa presente no sistema e sua eliminação. A injeção das correntes de compensação via conversores estáticos operando em PWM (Pulse Width Modulation) é uma das soluções aplicadas. Esta solução exige o cálculo em tempo real da componente instantânea de seqüência negativa, que será utilizada para a obtenção da referência de corrente do conversor. Neste trabalho, um novo método é proposto para a extração em tempo real da componente da corrente de seqüência negativa, apresentando um bom desempenho em comparação com os outros métodos existentes. O desempenho de um compensador completo é verificado via simulação numérica, utilizando o software MATLAB (Simulink- Power System Blockset), através de um conversor do tipo fonte de tensão operando em PWM, incluindo as malhas de controle de corrente do lado CA e da tensão no barramento CC.

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Author Biographies

Rodrigo Cutri, EPUSP – Departamento de Energia e Automação – PEA- Universidade de São Paulo – USP Av. Prof. Luciano Gualderto , trav.3 ,nº 158 – 05508-900 – São Paulo,SP – BRASIL – Tel :+55(11)3091-5483

nascido em São Caetano do Sul, São Paulo, é engenheiro eletricista pela Escola de Engenharia Mauá (2002) e mestre em Engenharia Elétrica pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (2004). Atualmente, leciona nas áreas Matemática e Elétrica da Escola de Engenharia Mauá e está cursando o doutorado na área de Eletrônica de Potência na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Seus interesses são: qualidade da energia elétrica e filtros ativos de potência.

Lourenço Matakas Jr., IMT – Instituto Mauá de Tecnologia – Escola de Engenharia Mauá – E.E.Mauá Departamento de Engenharia Elétrica – DEL Praça Mauá ,nº1 – 09580-900 - São Caetano do Sul , SP – BRASIL - Tel:+55(11)4239-3000

é engenheiro eletricista (1983), mestre (1989) e doutor (1998) em Engenharia Elétrica pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Trabalhou como Professor Assistente na Universidade de Tóquio. Atualmente, trabalha na Universidade de São Paulo, na Universidade Católica de São Paulo e na Universidade São Judas. Suas áreas de pesquisa são: retificadores com alto fator de potência, modelamento e controle de conversores de potência, implementação de conversores de alta potência, e aplicações de conversores de potência aos sistemas elétricos.

References

ABELLÁN, A.; GARCERÁ, G.; BENAVENT, J. A New Control Method for Obtaining Reference Currents of Shunt Active Power Filters In Unbalanced and Non-Sinusoidal Conditions. In:Industrial Electronics- ISIE'99 Proceedings of the IEEE International Symposium On,Jul.1999. Anais eletrônicos. v.2.

AKAGI, H.; NABAE, A. The p-q Theory in Three-Phase Systems Under Non-Sinusoidal Conditions. ETEP, v.3, n.1, Jan. Feb. 1993. https://doi.org/10.1002/etep.4450030106 DOI: https://doi.org/10.1002/etep.4450030106

BHAVARAJU, V. P.; ENJETI, P. N. Analysis and Design of an Active Power Filter for Balancing Unbalanced Loads. IEEE Transactions on Power Electronics, v.8, n.4, Oct. 1993. https://doi.org/10.1109/63.261037 DOI: https://doi.org/10.1109/63.261037

BRITTAIN, J. C. Charles F. Scott : A Pioneer in Electrical PowerEngineering. IEEE Industry Applications Magazine, p.6-8. Nov. Dec.2002. https://doi.org/10.1109/MIA.2002.1044199 DOI: https://doi.org/10.1109/MIA.2002.1044199

BUSO, S.; MALESANI, L.; MATTAVELLI, P. Comparison of CurrentControl Techniques for Active Filter Applications. IEEE Transactions On Industrial Electronics, v.45, n.5, Oct. 1998. https://doi.org/10.1109/41.720328 DOI: https://doi.org/10.1109/41.720328

BUSO, S. Digital Control of Power Converters (Lecture Notes).Disponível em:<http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/Digital.html>. Acesso Em:2003.

CHANG, G. W.; SHEE, T. A Comparative Study of Active Power FilterReference Compensation Approaches. IEEE 2002 Power EngineeringSociety Summer Meeting, 21-25 July 2002. Anais, IEEE, v.2, p.1017-1021. 2002.

CHEN,C. C.; HSU, Y. A Novel Approach to the Design of a ShuntActive Filter for an Unbalanced Three-Phase Four Wire System underNonsinusoidal Conditions. In:Power Engineering Society SummerMeeting,Jul.2000. Anais eletrônicos. v.2. p.1059.

CHEN, Tsai-Hsiang. Criteria to estimate the Voltage Unbalances due to High-Speed Railway Demands. IEEE Transactions on Power Systems,v.9, n.3, Aug. 1994. https://doi.org/10.1109/59.336089 DOI: https://doi.org/10.1109/59.336089

CHOI, S.; LEE, W.; HYUN, D.; LEE, T. The Control system of the Active Power Filter Considering Power Factor in Unbalanced Load.Eletrônica de Potência - Vol. 9, n° 2, Novembro de 2004. 43 In:Industry Applications Conference, Oct.2000. Anais eletrônicos. v.4.p.2123-2128.

CUTRI, R.; MATAKAS JR., L. Reference Currents Determination Techniques For Load Unbalance Compensation. In:7º CongressoBrasileiro de Eletrônica de Potência- COBEP'03,Fortaleza,Set.2003.CD-ROM

CZARNECKI, L. S. Power Factor Improvement of Three-Phase Unbalanced Loads with Non-Sinusoidal Supply Voltage. ETEP, v.3,nº1, Jan. Feb. 1993. https://doi.org/10.1002/etep.4450030111 DOI: https://doi.org/10.1002/etep.4450030111

E.E.STAFF DEL M.I.T. Circuitos Magnéticos Y Transformadores. Madrid:Editorial Reverte S.A., 1965. p.638-640.

DIXON, J. W.; GARCIA, J.; MORÁN, T. L. A Control System for aThree Phase Active Power Filter which Simultaneously CompensatesPower Factor and Unbalanced Loads. IEEE Transactions on IndustrialElectronics, v.42, Issue:6, p.636-641. Dec. 1995. https://doi.org/10.1109/41.475504 DOI: https://doi.org/10.1109/41.475504

HOCHGRAF, C.; LASSETER, R. Statcom Controls for Operation withUnbalanced Voltages. IEEE Transactions on Power Delivery, v.13. n.2,Apr. 1998. https://doi.org/10.1109/61.660926 DOI: https://doi.org/10.1109/61.660926

JUNQUEIRA, A. D.; MATAKAS JR., L.; KOMATSU, W. Digital Implementation of Three-Phase Rectifier with Deadbeat Controller.Revista Eletrônica de Potência, v.7., n.1, Nov. 2002. https://doi.org/10.18618/REP.2002.1.030038 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2002.1.030038

KAZMIERKOWSKI, M. P.; DZIENIAKOWSKI, M. A. Review ofCurrent Regulation Methods For VS-PWM Inverters IndustrialElectronics. Conference Proceedings, ISIE'93 - Budapest, IEEEInternational Symposium on, 1-3 June 1993, p.448-456. 1993

KIM, H.; BLAABJERG, F.; JENSEN, B. B.; CHOI, J. InstantaneousPower Compensation in Three-Phase Systems by Using p-q-r theory.In:Power Electronics Specialists Conference,2001-PESC'2001- IEEE32nd Annual, June.2001. Anais eletrônicos. v.2. p.478-485.

KIM, H. Control an Active Filter in Unbalanced Non- sinusoidal Source Voltages. In:Power Conversion Conference Proceedings of.,Osaka, Apr.2002. Anais eletrônicos. v.2. p.831-836. Acesso restrito disponível em:.

LEDWICH, G.; GEORGE, T. A. Using Phasors to analyze power system negative phase sequence voltages caused by unbalanced loads.IEEE Transactions in Power Systems, v.9, n.3, Aug. 1994. https://doi.org/10.1109/59.336076 DOI: https://doi.org/10.1109/59.336076

LIN, C. E.; CHEN, C. L.; HUANG, C. L. Calculating Approach andImplementation for active Filters in Unbalanced Three-Phase System Using Synchronous Detection Method. In:IndustrialElectronics,Control,Instrumentation and Automation - 'PowerElectronics and Motion Control', Proceedings of the 1992 InternationalConference on,Nov.1992. Anais eletrônicos. v.1. p.374-380.

MALESANI, L.; TOMASIN, P. PWM Current Control Techniques ofVoltage Source Converters - A Survey. Industrial Electronics, Control,and Instrumentation, 1993. Proceedings of the IECON '93., InternationalConference on, 15-19 Nov. 1993. Anais. v.2. p.670-675. 1993.

MARQUES, G. D. A Comparison of Active Filters Control Methods in Unbalanced and Non-sinusoidal Conditions. In:Industrial Electronics Society - IECON'98 Proceedings of the 24th Annual Conference of the IEEE,Aug.Sep.1998. Anais eletrônicos. v.1. p.444-449. Acesso restrito disponível em:.

MASWOOD, A. I. A PWM Voltage Source Inverter with PI Controller For Instantaneous Motor Current Control. Power Electronics and DriveSystems, 1995., Proceedings of 1995 International Conference on, 21-24Feb. 1995. v.2. p.834-837. 1995.

MATSUI, M.; FUKAO, T. A Detecting Method for Active-Reactive-Negative Sequence Powers ans its Application. IEEE Transactions onIndustry Applications, v.26, n.1, Jan. Feb. 1990. https://doi.org/10.1109/28.52680 DOI: https://doi.org/10.1109/28.52680

MCGRANAGHAM, M. Active Filter Design and Specification forControl of Harmonics in Industrial and Commercial Facilities.Electrotek Concepts,Inc. Knoxville TN, USA. Disponívelem:<http://www.dranetz-bmi.com/pdf/activeFilter.pdf>. Acesso Em:2003.

NIKOLAENKO, V. G. Optimal Balancing of Large Unbalanced LoadsUsing Shunt Compensators. In:Harmonics and Quality of Power ,Proceedings 8th International Conference on,Oct.1998. Anais Eletrônicos. v.1. p.537-542.

PENTEADO JR., A. A. Compensadores estáticos para desequilíbrios :um procedimento de especificação e de análises das interferências no sistema elétrico. 1985. Tese (Doutorado) - Escola Politécnica,Universidade de São Paulo. São Paulo.

ROBBA, J. et al. Introdução a Sistemas Elétricos de Potência. 2ed.São Paulo:Edgard Blucher, 1996.

SAMESIMA, M. I. Compensadores Estáticos de Reativos e de Desequilíbrios em Sistemas Elétricos de Potência. 1984. Dissertação(Mestrado) - Escola Politécnica,Universidade de São Paulo. São Paulo.

SENINI, S.; WOLFS, P. Hybrid Active Filter for HarmonicallyUnbalanced Three Phase Three Wire Railway Traction Loads. IEEETransactions on Power Electronics, v.15, n.4, July. 2000. https://doi.org/10.1109/63.849040 DOI: https://doi.org/10.1109/63.849040

SENINI, S. T.; WOLFS, P. J. Novel Topology of Unbalanced Load inSingle Phase Electric Traction Systems. In:Power Electronics SpecialistsConference,2001-PESC'2002- IEEE 33rd Annual,June.2002. Anais.v.3. p.1208-1212. 2002.

VERDELHO, P.; MARQUES, G. D. Design and Performance of anActive Power Filter and Unbalanced Current Compensator. In:IndustrialElectronics,Control and Instrumentation,Sep.1994. IECON'94,20thInternational Conference on. Anais eletrônicos. 1994. v.1. p.422-427.

WATANABE, E.; AREDES, M. Teoria de Potência Ativa e Reativa Instantânea e Aplicações - Filtros Ativos e FACTS". Tutorial in the CBA98 (XII Brazilian Automatic Control Conference), Uberlândia,Brazil, Sep.14-18, 1998.

WATANABE, E.; AREDES, M.; AKAGI, H. The p-q theory for active filter control : some problems and solutions. In:XIV CongressoBrasileiro de Automática-CBA,2002.

WILLEMS, J. L. Current Compensation in Three-Phase PowerSystems. ETEP, v.3, n.1, Jan. Feb. 1993. https://doi.org/10.1002/etep.4450030110 DOI: https://doi.org/10.1002/etep.4450030110

ZHANG, G.; XU, Z. A New Real-time Negative and Positive Sequence Components Detecting Method Based on Space Vector. In:POWER ENGINEERING SOCIETY WINTER MEETING 2001,Jan.-Feb.2001. Anais eletrônicos. IEEE, v.1. p.275-280.

CUTRI, R. Compensação de desequilíbrios de carga empregando conversor estático operando com modulação em largura de pulso. 2004.Boletim Técnico - Escola Politécnica,Universidade de São Paulo. São Paulo. (no prelo) https://doi.org/10.18618/REP.2004.2.037044 DOI: https://doi.org/10.18618/REP.2004.2.037044

FORTESCUE, C. L. Method of symmetrical coordinates applied to the solution of polyphase networks. 34th Annual Convention of theAmerica Institute of Electrical Engineers. Atlantic City. N.J. June,28.1918. https://doi.org/10.1109/T-AIEE.1918.4765570 DOI: https://doi.org/10.1109/T-AIEE.1918.4765570

Published

2004-11-30

How to Cite

[1]
R. Cutri and L. M. Jr., “Compensação De Desequilíbrios De Carga Empregando Conversor Estático Operando Com Modulação Em Largura De Pulso”, Eletrônica de Potência, vol. 9, no. 2, pp. 37–44, Nov. 2004.

Issue

Section

Original Papers