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INTEGRANTES:
Pedro Alcantara Rafael Cunha
Tadeu Cerqueira
Professor e Avaliador: Eduardo Simas Data: 26/03/2013
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Sumário
Introdução
Principais Topologias Derivação ou Paralelo (Shunt)
Série
Hibrido
Princípios de operação e controle
Exemplo Simulado
Referências
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Introdução Problema de distorção harmônica na rede de distribuição.
Cargas não-lineares.
Distorções e desbalanceamentos de tensão
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Introdução Solução com filtros passivos:
Sendo h a ordem do harmônico que se quer eliminar.
Aplicado para cargas não-lineares bem especificas.
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Introdução Solução com filtros ativos de potência:
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Introdução
Exemplo de filtragem ativa de corrente de carga não linear.
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Topologia
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Topologia Serie
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Topologia Paralelo ou de derivação (Shunt)
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Topologia Hibrido
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Princípios de Operação e Controle
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FAP Paralelo
FAP Híbrido
FAP Série + FP Paralelo
FAP em série com FP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Geração do sinal de referência
Modulação de corrente (sinal de gate)
FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Corrente de referência
Teoria de potência ativa instantânea
Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF)
Método de detecção de pico
FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Teoria de potência ativa instantânea FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Teoria de potência ativa instantânea
Correntes de referência
FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Teoria de potência ativa instantânea FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Teoria de potência ativa instantânea
Filtro passa baixas
FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Teoria de potência ativa instantânea
Filtro passa baixas
FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Teoria de potência ativa instantânea
Distorção de tensão
FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Teoria de potência ativa instantânea
Distorção de tensão
FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Teoria de potência ativa instantânea
Desbalanceamento de tensão
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Princípios de Operação e Controle
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Teoria de potência ativa instantânea
Desbalanceamento de tensão
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Princípios de Operação e Controle
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Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF)
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Princípios de Operação e Controle
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Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF) FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF)
PLL (phase-locked loop)
FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Algoritmo de eixos de referência síncrona (SRF)
PLL (phase –locked loop)
FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Método de detecção de pico FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Método de detecção de pico FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Corrente de referência
Comparação dos três métodos
FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Modulador de corrente
Amostragem periódica
Portadora triangular
Técnica de controle de vetores
FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Amostragem periódica FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Portadora triangular FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Técnica de controle de vetores FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Reator de conexão FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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Capacitor DC FAP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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FAP Série + FP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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FAP Série + FP Paralelo Especificações do inversor
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Princípios de Operação e Controle
Relação de espiras do transformador de acoplamento
Depende da tensão do barramento DC, K1 e Vref
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FAP Série + FP Paralelo Especificações do inversor
K1 Inversamente proporcional ao fator de qualidade do filtro LC
K2 Depende do desbalanceamento de tensão que precisa ser compensado
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Princípios de Operação e Controle
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FAP Série + FP Paralelo Filtro de ripple secundário
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Princípios de Operação e Controle
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FAP Série + FP Paralelo Filtro passivo
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Princípios de Operação e Controle
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FAP Série + FP Paralelo Proteção do sistema
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Princípios de Operação e Controle
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FAP Série + FP Paralelo Sinal de referência do gerador
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Princípios de Operação e Controle
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FAP Série + FP Paralelo Sinal de referência do gerador
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Princípios de Operação e Controle
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FAP Série + FP Paralelo Gerador do sinal de gate
Controlador Proporcional
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Princípios de Operação e Controle
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FAP em Série com FP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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FAP em Série com FP Paralelo
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Princípios de Operação e Controle
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FAP em Série com FP Paralelo Circuitos equivalentes
Compensação de harmônicos Correção de fator
de corrente de potência
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Princípios de Operação e Controle
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FAP em Série com FP Paralelo Compensação de harmônicos de corrente
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Princípios de Operação e Controle
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FAP em Série com FP Paralelo Correção de fator de potência
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Exemplo Simulado Projeto e Simulação de FILTRO ATIVO monofásico para cargas NÃO
LINEARES.
Diagrama de Blocos (Topologia Shunt ou Paralelo):
Potencia de 1KVA.
Inversores usando MOSFET de potência.
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Exemplo Simulado Desenvolvimento teórico:
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Exemplo Simulado Calculando a integral, obtemos:
Passa 𝐼𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 por um filtro Passa-Baixas (Fc=60Hz) e obtem 𝐼𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎
Amplifica 𝐼𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎, para ser proporcional à corrente fundamental.
𝐼𝑆ℎ𝑢𝑛𝑡 = 𝐼𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 − 𝐼𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
Corrige também o componente reativo de corrente à 60Hz.
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Exemplo Simulado
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Exemplo Simulado
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I carga
Fundamental
Harmônicas
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Exemplo Simulado Corrente na Fonte e na Carga (Sem o Filtro)
DHT=126,4%
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Exemplo Simulado Corrente na Fonte e na Carga (Com o Filtro Ativo)
DHT=7,01%
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Questões Propostas Compare as topologias de filtros ativos de potência em paralelo, em série e
híbrida, destacando vantagens e desvantagens.
Analise as diferentes formas de geração da corrente de referência para controle de filtros ativos de potência. Avalie as vantagens e desvantagens de cada uma delas.
Calcule a Potência média (ativa) de um circuito em que a corrente na carga tenha o comportamento de um sinal quadrado como segue abaixo:
Sendo a amplitude igual à 5 A e a frequência igual 60 Hz. Considere a tensão na fonte igual a 100 V com frequência de 60 Hz. Calcule também qual seria a corrente do filtro ativo (topologia shunt) a ser implementado no circuito, destacando as componentes de frequência (harmônicas) que seriam injetadas no circuito.
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Referências
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RASHID, MUHAMMAD H. Power Electronics Handbook, 2nd edition.
ROCHA, Joaquim Eloir, Projeto e simulação de filtro ativo monofásico.
BRAGA, Marcelo Fonseca, Aplicação de filtros ativos e passivos de potência.
S. M. Deckmann, Condicionamento de Energia Elétrica e Dispositivos FACTS, Cap. 7.
Revista da Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potencia SOBRAEP, Vol. 6, Nº 1, Dez/2001.