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

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1 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 1 Parte 2: Compensadores Shunt: 1.SVC: Static Var Compensator 2.Statcom: Static Synchronous Compensator 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 Características ideais dos compensadores ativos Do ponto de vista da rede elétrica: 1.Corrente absorvida da rede elétrica com baixa distorção harmônica total; 2.Fator de potência de entrada unitário Do ponto de vista da carga: 1.Tensão na carga regulada; 2.Tensão sobre a carga com baixa distorção harmônica total

3 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 3 Conversores empregados nos compensadores ativos 1.TCR – Thyristor Controlled Reactor 2.TSR – Thyristor Switched Reactor 3.TSC – Thyristor Switched Capacitor 4.SVG – Static Var Generator 5.SVC – Static Var Compensator 6.STATCOM – Static Synchronous Compensator

4 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 4 Princípio de funcionamento do filtro ativo paralelo. Carga não Linear Gerador – rede c.a. Compensador estático de reativos

5 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 5 TCR – Thyristor Controlled Reactor (I) V TCR VLVL I TCR

6 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 6 TCR – Thyristor Controlled Reactor (II)

7 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 7 TCR – Thyristor Controlled Reactor (III)

8 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 8 TCR – Thyristor Controlled Reactor (IV)

9 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 9 TCR – Thyristor Controlled Reactor (V)

10 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 10 TCR – Thyristor Controlled Reactor (VI) A corrente no indutor do TCR é não senoidal e a análise de Fourier é usada para encontrar a componente fundamental da corrente: Onde b 1 =0 devido a simetria de onda par e os harmônicos pares não existem devido a simetria de meia onda.

11 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 11 TCR – Thyristor Controlled Reactor (VII) A susceptância do TCR pode ser variada continuamente desde um máximo (B TCR =V/ L) em = até um mínimo (B TCR =0 ) em

12 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 12 TCR – Thyristor Controlled Reactor (VIII) A análise de Fourier mostra que não há harmônicos pares presentes na corrente do TCR:

13 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 13 TCR – Thyristor Controlled Reactor (IX)

14 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 14 TCR – Thyristor Controlled Reactor - Trifásico (X) TCR a 6 pulsos

15 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 15 TCR – Thyristor Controlled Reactor - Trifásico (XI) TCR a 6 pulsos

16 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 16 TCR – Thyristor Controlled Reactor - Trifásico (XII) TCR a 12 pulsos Redução dos harmônicos da corrente na rede alternada

17 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 17 TCR – Thyristor Controlled Reactor (XIII) Características dos TCR 1.Perdas dependentes do fator de Qualidade do indutor: O fator de Qualidade (Q) varia entre 40 e 100; 2.Limitação da capacidade de sobrecarga devido a construção dos indutores com núcleo de ar; 3.Tempo de resposta da ordem de 1,5 a 3 ciclos

18 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 18 TCR – Thyristor Controlled Reactor (XIV) ILIL V ca B L máximo para = 90 o B L mínimo = 0 para = 180 o X L variável e dependente de

19 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 19 TSC – Thyristor Switched Capacitor (I) V TSC VCVC I TSC

20 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 20 TSC – Thyristor Switched Capacitor (II)

21 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 21 TSC – Thyristor Switched Capacitor (III) ICIC V ca B C fixo

22 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 22 SVC – Static Var Compensator (I)

23 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 23 SVC – Static Var Compensator (II) ILIL V ca ICIC BLBL BCBC I Lmax I Cmax

24 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 24 SVC – Static Var Compensator (III) Tiristor disparado por pulso elétrico Tiristor disparado por Luz

25 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 25 SVC – Static Var Compensator (IV)

26 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 26 SVC – Static Var Compensator (V)

27 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 27 SVC – Static Var Compensator (VI) Filtros sintonizados e passa-altas

28 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 28 SVC – Static Var Compensator (VII) V t = V ca - X L I q

29 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 29 SVC – Static Var Compensator (VIII) ILIL VtVt ICIC I Lmax I Cmax Com Compensação Sem Compensação V T =V ref Linha de carga 1 Linha de carga 2 I C2 Linha de carga 3 I L2

30 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 30 SVC – Static Var Compensator (IX) V=Vref – X SL.I SVC X SL varia de 0 a 5%

31 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 31 SVC – Static Var Compensator (X)

32 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 32 SVC – Static Var Compensator (XI)

33 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 33 SVC – Static Var Compensator (XII)

34 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 34 SVC – Static Var Compensator (XIII)

35 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 35 SVC – Static Var Compensator (XIV)

36 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 36 SVC – Static Var Compensator (XV)

37 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 37 SVC – Static Var Compensator (XVI)

38 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 38 SVC – Static Var Compensator (XVII)

39 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 39 SVC – Static Var Compensator (XVIII)

40 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 40 Compensador Statcom (I) Four Legs Capacitor Split

41 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 41 Ia Ib Ic a,b,c d,q a,b,c Ia* Ib* Ic* d,q Compensador Statcom (II) i comp

42 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 42 Compensador Statcom (III)

43 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 43 Carga desequilibrada e Tensão de rede equilibrada. As correntes na rede elétrica são senoidais e equilibradas e o fator de potência é unitário.

44 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 44 Carga e Tensão de rede desequilibradas. As corrente na rede elétrica são senoidais e equilibradas e o fator de potência é unitário.

45 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 45 As corrente na rede elétrica são senoidais e equilibradas e o fator de potência é unitário. Carga e Tensão de rede desequilibradas + Harmônicos

46 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 46 Carga e Tensão de rede desequilibradas + Harmônicos. Limitação da freqüência de chaveamento do inversor.

47 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 47 Compensador Statcom (IV) ILIL VtVt ICIC Com Compensação Sem Compensação V T =V ref Linha de carga 1 Linha de carga 2 I C2 Linha de carga 3 I L2 I Lmax I Cmax

48 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 48 Compensador Statcom (V)

49 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 49 Compensador Statcom (VI)

50 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 50 Compensador Statcom (VII) Controle da tensão no capacitor no barramento cc 1.Tensão no barramento cc deve ser maior que o valor de pico da tensão fase-neutro da entrada; 2.Compensador deve absorver uma potência ativa para compensar perdas e controlar tensão no barramento cc. Injeção de corrente ativa :

51 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 51 Compensador Statcom (VIII)

52 Aplicações de Eletrônica de Potência em SEP Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 52 Vantagens Filtragem seletiva de harmônicos; Sintonia em tempo real; Não introduz ressonâncias adicionais; Possibilidade de equilibrar a carga do ponto de vista da concessionária; Capaz de compensar desbalanços tanto da carga quanto da rede elétrica. Desvantagens Equipamento de eletrônica de potência sofisticado e caro; Limitação de potência. Dificuldades Tecnológicas atual Tempo de processamento do elevado, limita a banda passante do filtro ativo, provocando spikes na forma de onda da corrente na rede elétrica. Compensador Statcom (IX)


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