Sistema de Controle Preditivo para Mitigação de Correntes Distorcidas da Rede Elétrica: Uma Análise Comparativa entre Preditores

Juan P. Silva; Jefferson R. P. de Assis; Darlan A. Fernandes; Nady Rocha; Alfeu J. Sguarezi Filho

doi:10.18618/REP.e202435

Authors

Juan P. Silva Universidade Federal da Paraíba
Jefferson R. P. de Assis Universidade Federal de Campina Grande https://orcid.org/0000-0002-0462-0368
Darlan A. Fernandes Universidade Federal da Paraíba https://orcid.org/0000-0002-9617-2856
Nady Rocha Universidade Federal da Paraíba https://orcid.org/0000-0003-2885-3200
Alfeu J. Sguarezi Filho Universidade Federal do ABC https://orcid.org/0000-0001-9981-436X

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.e202435

Keywords:

Controle Preditivo, Discretização, FCS-MPC, Filtro Ativo de Potência, Harmônicos, Inversor

Abstract

Neste artigo, o controle preditivo do tipo FCS-MPC (Finite-Control-Set Model Predictive Control) é utilizado para controlar a inserção de correntes harmônicas da rede elétrica por meio de um filtro ativo de potência em derivação (FAPD), sendo o propósito atenuar a distorção harmônica total destas correntes e melhorar o fator de potência da rede elétrica. Este tipo de controle preditivo pode ter seu desempenho melhorado a partir de alterações de sua estrutura interna, como o tipo de discretização utilizado para a descrição do preditor. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é de realizar uma análise comparativa de desempenho entre diferentes tipos de discretização do preditor. Para tanto serão apresentadas quatro abordagens diferentes, a saber, Euler Regressivo, Trapezoidal, Forma Centrada e Passo Duplo Progressivo (PDP). Os modelos de interação entre o FAPD e a rede elétrica, a construção do algoritmo do controle FCS-MPC e as discretizações do preditor são apresentados e discutidos. Os resultados de simulação são extraídos a partir de uma plataforma do sistema completo (rede + FAPD + controle) operando de forma on-line no Simulink/Matlab. Esta proposta é validada com o uso de um simulador de tempo real OPAL-RT OP5700 disponível no laboratório.

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Author Biographies

Juan P. Silva, Universidade Federal da Paraíba

recebeu o título de bacharel em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Amapá (2016) e Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal da Paraíba (2022). Seu interesses de pesquisa incluem eletrônica de potência em sistemas de distribuição, otimização de energia, simulação em tempo real. É membro estudante do IEEE.

Jefferson R. P. de Assis, Universidade Federal de Campina Grande

recebeu o título de bacharel (2019) e mestre (2021) em engenharia elétrica pela Universidade Federal da Paraíba. Atualmente é aluno do curso de doutorado em engenharia elétrica da Universidade Federal de Campina Grande. Seus interesses de pesquisa incluem aplicações de eletrônica de potência em sistemas de distribuição, qualidade de energia, integração de energias renováveis, simulações em tempo real e estabilidade de conversores conectados à rede. É membro estudante da SOBRAEP e do IEEE.

Darlan A. Fernandes, Universidade Federal da Paraíba

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. É Professor Associado 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. É membro da Sobraep e IEEE.

Nady Rocha, Universidade Federal da Paraíba

nasceu em São Grabiel Bahia, recebeu o título de Bacharel, Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Campina Grande em 2006, 2008 e 2010, respectivamente. Desde 2011 é professor adjunto da Universidade Federal da Paraíba (UFPB). Entre março de 2013 a março de 2016 foi tutor do PET (Programa de Educação Tutorial) do grupo Educação Continuada em Engenharia Elétrica - PET elétrica UFPB. Entre Setembro de 2016 a Agosto de 2019 foi coordenador do programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica da UFPB. Entre fevereiro de 2021 a setembro de 2023 foi interlocutor dos grupos PET da UFPB. Seus interesses em pesquisa são voltados para as áreas de eletrônica industrial, acionamento de máquinas elétricas, controle preditivo e geração eólica.

Alfeu J. Sguarezi Filho, Universidade Federal do ABC

recebeu seu mestrado e seu Doutorado em Eng. Elétrica pela Universidade de Campinas, respectivamente em 2007 e 2010. É professor da Universidade Federal do ABC - UFABC, em Santo André, lecionando nas áreas de Máquinas Elétricas, Eletrônica de Potência e Acionamentos Elétricos. É membro Sênior do IEEE.

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