A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 1 Parte 2: Flexible AC Transmission System: FACTS prof. Porfirio Cabaleiro.

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 1 Parte 2: Flexible AC Transmission System: FACTS prof. Porfirio Cabaleiro."— Transcrição da apresentação:

1 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 1 Parte 2: Flexible AC Transmission System: FACTS prof. Porfirio Cabaleiro Cortizo Grupo de Eletrônica de Potência -GEP Depto. Engenharia Eletrônica - DELT-UFMG

2 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 2 Conversores empregados em Facts Static VAR Compensator - SVC Static Synchronous Compensator – StatCom Thyristor Controlled Series Compensator - TCSC Solid State Series Compensator - SSSC Unified Power Flow Controller – UPFC Thyristor Controlled Phase Angle Regulator - TCPAR

3 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 3 Compensadores Shunt: 1.SVC: Static Var Compensator 2.Statcom: Static Synchronous Compensator

4 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 4 Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão (I) Vr 0 XLXL Vs I P&Q S R I VRVR VLVL VSVS Diagrama Fasorial

5 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 5 Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão (II)

6 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 6 Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão (III) Considerando que V S =V R =V, temos que:

7 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 7 Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão (IV)

8 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 8 ISIS R Vr 0 X L /2 Vs S X L /2 IRIR IMIM VMVM Considerando que: 1. V S = V R = V M = V 2.P S = P R 3.Q S = Q R + Q M Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão Compensação Shunt (I)

9 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 9 Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão Compensação Shunt (II)

10 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 10 jX L I R /2 ISIS VRVR jX L I S /2 VSVS IMIM IRIR VMVM Diagrama Fasorial Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão Compensação Shunt (III)

11 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 11 Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão Compensação Shunt (IV)

12 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 12 Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão Compensação Shunt (V)

13 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 13 Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão Compensação Shunt (VI) Para uma transferência de potência real de 1,0 p.u. o compensador deve injetar uma potência reativa de 0,5359 p.u. Para que a transferência de potência real na LT seja de 2,0 p.u. o compensador deve injetar uma potência reativa de 4,0 p.u. Deve ser feito um compromisso entre o aumento da potência real transferida na LT e o dimensionamento do compensador.

14 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 14 Influência da limitação da potência do SVC no controle do Fluxo de Energia em uma Linha de transmissão (I) ISIS R Vr 0 X L /2 Vs S X L /2 IRIR IMIM Considerando que: 1. I S = I R + I M 2.I M = jV M B S 3.V S = V M = V R = V

15 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 15 Influência da limitação da potência do SVC no controle do Fluxo de Energia em uma Linha de transmissão (II)

16 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 16 Influência da limitação da potência do SVC no controle do Fluxo de Energia em uma Linha de transmissão (III)

17 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 17 Influência da limitação da potência do STATCOM no controle do Fluxo de Energia em uma Linha de transmissão (IV)

18 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 18 Influência da limitação da potência do STATCOM no controle do Fluxo de Energia em uma Linha de transmissão (V)

19 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 19 Vantagem do Statcom sobre o SVC na estabilidade transitória em uma linha de transmissão (VI)

20 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 20 Regulação de Tensão x Dimensionamento do SVC ou StatCom (I) Regulação de tensão do SVC ou StatCom 1.Quanto melhor a regulação da tensão nos terminais do compensador, maior deve ser a capacidade reativa do compensador; 2.Um compromisso entre o dimensionamento do compensador e a regulação é tolerar uma queda de tensão nos terminais do compensador da ordem de 1% a 5%.

21 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 21 ILIL ICIC VtVt I Lmax I Cmax Regulação de Tensão x Dimensionamento do SVC ou StatCom (II) Linha de carga 1 Linha de carga 2 Vref = Vt I Cmax I Lmax

22 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 22 I Lmax I Cmax ILIL VtVt ICIC Linha de carga 1 Linha de carga 2 Vref = Vt I Lmax I Cmax Regulação de Tensão x Dimensionamento do SVC ou StatCom (III)

23 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 23 Estratégias de Controle dos Compensadores Shunts

24 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 24 1.Controle da tensão no barramento; 2.Amortecimento de oscilações de potência no barramento; 3.Aumento da estabilidade transitória; 4.Reservatório de Var Estratégias de Controle dos Compensadores

25 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo SVC Ou StatCom Regulador PI + - Vref Corrente do conversor Tensão do barramento Vref – kI conv Implementação da referência de tensão do barramento com uma parcela de queda de tensão devido a corrente do conversor Controle da tensão no barramento (I)

26 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 26 Controlando a tensão no barramento do compensador (durante os transitórios) é possível amortecer oscilações de potência devido a perturbações na linha de transmissão. As freqüências típicas destas oscilações variam entre alguns décimos de 1Hz até próximo a 2Hz. O comportamento destas oscilações é determinado pelo torque de sincronização e pelo torque de amortecimento. Controle da tensão no barramento (II)

27 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 27 O torque de sincronização assegura que o ângulos dos rotores de diferentes geradores não aumentam indefinidamente, após uma grande perturbação. Este torque é o responsável por sincronizar os diferentes geradores, garantindo a estabilidade transitória. O torque de sincronização define a freqüência de oscilação. O torque de amortecimento é o responsável pelo decaimento das oscilações. Mesmo em um sistema estável, as oscilações podem se manter por um tempo elevado, se o torque de amortecimento for insuficiente. Amortecimento de Oscilações de Potência (I)

28 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 28 Amortecimento de Oscilações de Potência (II) Onde, P m é a potência mecânica de entrada, H é a constante de inércia e P e é a potência elétrica de saída e é definida em função do angulo de carga e do módulo da tensão no ponto central da linha de transmissão. Esta representação é porque o fluxo de energia transmitindo depende destas duas variáveis, considerando que a tensão nas duas extremidades são iguais. Equação de Oscilação da Máquina Síncrona

29 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 29 A linearização da equação de oscilação da máquina síncrona dá: A regulação da tensão no ponto central da linha faz com que: Amortecimento de Oscilações de Potência (III)

30 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 30 Assim, a equação de oscilação da máquina síncrona transforma-se na equação abaixo: As raízes desta equação estão localizadas no eixo imaginário do plano s, o que implica que o ângulo de carga oscila com uma freqüência constante e igual a: Amortecimento de Oscilações de Potência (IV)

31 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 31 Se a tensão no ponto central da LT variar de acordo com a equação: Teremos: Amortecimento de Oscilações de Potência (V)

32 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 32 Considerando que: A solução deste sistema possui raízes localizadas no eixo real se: Um aumento da tensão nos terminais do compensador, provoca um aumento da potência elétrica transmitida. Este aumento do fluxo de potência na LT se opõe a aceleração do gerador. De modo similar, uma redução da tensão nos terminais do compensador se opõe a desaceleração do gerador. Amortecimento de Oscilações de Potência (VI)

33 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 33 a) Amortecimento de Oscilações de Potência (VII) + - SVC Ou StatCom Regulador PI + + Vref Tensão do barramento Vt, It, f Vt, f It

34 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 34 b) Amortecimento de Oscilações de Potência (VIII) Vref + - SVC Ou StatCom Regulador PI + + Tensão do barramento Vt, f It Vt, It, f

35 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 35 Sistema instável Sistema sub-amortecido Sistema sobre-amortecido Sistema instável Sistema sub-amortecido Amortecimento de Oscilações de Potência (IX)

36 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 36 Sistema instável Sistema sub-amortecido Sistema sobre-amortecido Sistema instável Sistema sub-amortecido Amortecimento de Oscilações de Potência (X)

37 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 37 Sistema instável Sistema sub-amortecido Sistema sobre-amortecido Amortecimento de Oscilações de Potência (XI)

38 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 38 Aumento da margem de estabilidade transitória (I) Controlando a tensão no barramento do compensador (durante os transitórios) é possível aumentar a margem de estabilidade transitória devido a perturbações na linha de transmissão. A estabilidade transitória indica a capacidade de recuperação do sistema, após uma perturbação. Aumentar a tensão no barramento, quando do aparecimento de uma falta, aumenta a área de segurança na curva Px

39 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 39 Aumento da margem de estabilidade transitória (II)

40 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 40 Aumento da margem de estabilidade transitória (III)

41 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 41 Aumento da margem de estabilidade transitória (IV)

42 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 42 Aumento da margem de estabilidade transitória (II) + - SVC Ou StatCom Regulador PI + + Vref Tensão do barramento P, Vt, It, f Vt, f It

43 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 43 Reservatório de VAR (I) A principal função é atuar como fonte de VAr para reagir a perturbações inesperadas da tensão devido a faltas, comutação de carga ou de LTs, desconexão de geradores e etc. O conceito básico é permitir que o compensador altere sua saída rapidamente de modo a compensar perturbações transitórias. Quando a perturbação resultar em um novo ponto de operação, o controle altera a tensão de referência de modo a que a energia reativa fornecida, no novo ponto de operação, retorne ao valor anterior.

44 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 44 Reservatório de VAR (II) ILIL VtVt ICIC Variação rápida Variação lenta Iq

45 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 45 Reservatório de VAR (III) Integrador + - SVC Ou StatCom Regulador PI + - Vref Tensão do barramento IqIq Vt, f It IqIq + - I qref


Carregar ppt "Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 1 Parte 2: Flexible AC Transmission System: FACTS prof. Porfirio Cabaleiro."

Apresentações semelhantes


Anúncios Google