Parte 2: Compensadores “Shunt”: SVC: Static Var Compensator Statcom: Static Synchronous Compensator prof. Porfirio Cabaleiro Cortizo Grupo de Eletrônica de Potência -GEP Depto. Engenharia Eletrônica - DELT-UFMG Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 1

Características ideais dos compensadores ativos Do ponto de vista da rede elétrica: Corrente absorvida da rede elétrica com baixa distorção harmônica total; Fator de potência de entrada unitário Do ponto de vista da carga: Tensão na carga regulada; Tensão sobre a carga com baixa distorção harmônica total Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 2

Conversores empregados nos compensadores ativos TCR – “Thyristor Controlled Reactor” TSR – “Thyristor Switched Reactor” TSC – “Thyristor Switched Capacitor” SVG – “Static Var Generator” SVC – “Static Var Compensator” STATCOM – “Static Synchronous Compensator” Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 3

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

TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (I) VTCR VL ITCR Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 5

TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (II) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 6

TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (III) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 7

TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (IV) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 8

TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (V) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 9

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 b1=0 devido a simetria de onda par e os harmônicos pares não existem devido a simetria de meia onda. Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 10

TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (VII) A susceptância do TCR pode ser variada continuamente desde um máximo (BTCR=V/wL) em a=p/2 até um mínimo (BTCR=0 ) em a=180 Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 11

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

TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (IX) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 13

TCR – “Thyristor Controlled Reactor” - Trifásico (X) TCR a 6 pulsos Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 14

TCR – “Thyristor Controlled Reactor” - Trifásico (XI) TCR a 6 pulsos Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 15

TCR – “Thyristor Controlled Reactor” - Trifásico (XII) TCR a 12 pulsos Redução dos harmônicos da corrente na rede alternada Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 16

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

TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (XIV) IL Vca BL máximo para a = 90o BL mínimo = 0 para a = 180o XL variável e dependente de a Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 18

TSC – “Thyristor Switched Capacitor” (I) ITSC VTSC VC Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 19

TSC – “Thyristor Switched Capacitor” (II) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 20

TSC – “Thyristor Switched Capacitor” (III) Vca BC fixo IC Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 21

SVC – “Static Var Compensator ” (I) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 22

SVC – “Static Var Compensator ” (II) IL Vca a = 90o IC BL BC ILmax ICmax a = 180o Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 23

SVC – “Static Var Compensator ” (III) Tiristor disparado por pulso elétrico Tiristor disparado por Luz Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 24

SVC – “Static Var Compensator” (IV) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 25

SVC – “Static Var Compensator ” (V) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 26

SVC – “Static Var Compensator ” (VI) Filtros sintonizados e passa-altas Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 27

SVC – “Static Var Compensator” (VII) Vt = Vca - XLIq Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 28

SVC – “Static Var Compensator” (VIII) Sem Compensação IL Vt IC ILmax ICmax Linha de carga 3 VT=Vref Linha de carga 1 IL2 Com Compensação Linha de carga 2 IC2 Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 29

SVC – “Static Var Compensator ” (IX) V=Vref – XSL.ISVC XSL varia de 0 a 5% Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 30

SVC – “Static Var Compensator ” (X) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 31

SVC – “Static Var Compensator” (XI) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 32

SVC – “Static Var Compensator ” (XII) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 33

SVC – “Static Var Compensator ” (XIII) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 34

SVC – “Static Var Compensator” (XIV) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 35

SVC – “Static Var Compensator” (XV) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 36

SVC – “Static Var Compensator ” (XVI) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 37

SVC – “Static Var Compensator ” (XVII) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 38

SVC – “Static Var Compensator” (XVIII) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 39

Compensador Statcom (I) Four Legs Capacitor Split Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 40

Compensador Statcom (II) Ia Ib Ic a,b,c a,b,0 d,q Ia* Ib* Ic* icomp Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 41

Compensador Statcom (III) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 42

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

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

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

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

Compensador Statcom (IV) Sem Compensação IL Vt IC ILmax ICmax Linha de carga 3 VT=Vref Linha de carga 1 IL2 Com Compensação Linha de carga 2 IC2 Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 47

Compensador Statcom (V) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 48

Compensador Statcom (VI) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 49

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

Compensador Statcom (VIII) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 51

Compensador Statcom (IX) 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. Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 52