desenvolvimento e simulação de um filtro ativo paralelo monofásico

DESENVOLVIMENTO E SIMULAÇÃO DE UM FILTRO
ATIVO PARALELO MONOFÁSICO EM PSIM®
João Flávio Reis Negreti1, Felipe Melecardi Zani2, Diego Colon3, Fernando Pinhabel Marafão4.
1,2,3,4
Universidade Estadual Paulista UNESP – Campus Experimental de Sorocaba
[email protected], [email protected]
1. Introdução
A evolução tecnológica, o aperfeiçoamento de
técnicas de produção e, consequentemente, a redução
nos custos, tem feito com que a parcela no consumo da
rede elétrica referente às cargas com semicondutores
aumente a cada dia. De maneira geral, esse tipo de carga
tem um comportamento não linear, que tem como
conseqüências distorções na rede elétrica, diminuição
do rendimento da transmissão de energia, entre outras.
Uma das formas de se minimizar esses problemas é
a aplicação de um filtro ativo paralelo à carga, capaz de
“injetar” e “retirar” correntes do sistema, de forma que a
carga seja vista como sendo linear pela fonte [2].
Esse trabalho apresenta a arquitetura básica do
compensador eletrônico, a planta utilizada para projetar
seu controlador de correntes (PI) e os resultados obtidos
em simulação para um filtro ativo monofásico paralelo.
2. Metodologia
De uma maneira geral, o filtro deve possuir um link
de tensão cc, um inversor e um controlador, além de
sensores de tensão e corrente. A figura 1 apresenta o
modelo do filtro implementado em PSIM®.
necessário que o modelo acima mostrado fosse
linearizado. A figura 2 apresenta o diagrama de blocos
desse modelo.
1
sLCONV + RL
Figura 2 – Diagrama de blocos do modelo linear.
A geração da referência desse sistema foi
implementada através de um algoritmo de PLL (Phase
Locked Loop) [2].
3. Resultados Obtidos
A figura 3 apresenta as formas de onda da corrente
de carga (superior), da corrente fornecida pelo filtro
(centro) e a corrente fornecida pela fonte (inferior).
Figura 3 – Correntes no sistema.
Figura 1 – Filtro paralelo implementado em PSIM®.
No caso estudado, o link cc tem a tensão mantida
através de um banco de capacitores. Uma das
“atribuições” do controlador é manter a tensão fixa em
um valor predeterminado, pelo menos superior à tensão
de pico da fonte. O inversor foi implementado através
de IGBT’s em configuração “ponte H”. O controlador
foi implementado através de um bloco DLL. A
compilação do arquivo utilizado por esse bloco foi feita
através do aplicativo C++. O controlador tem como
saída um nível de tensão, que é utilizado como
referência para um sistema de PWM de três níveis. Esse
PWM é responsável pelo chaveamento dos IGBT’s que
injetam ou retiram corrente do sistema.
Para o desenvolvimento do controlador, foi
Fica evidente que a corrente da carga possui um
comportamento não linear e que, com a atuação do
filtro, a corrente fornecida pela fonte assume uma forma
de onda praticamente senoidal. A distorção harmônica
total (DHT) é reduzida de 32% (na carga) para 3,4% (na
fonte).
4. Conclusões
Através da implementação do filtro paralelo,
conseguiu-se fazer com que uma carga não-linear fosse
vista pelo sistema como se possuísse comportamento
linear, o que é extremamente importante do ponto de
vista da qualidade da energia e redução de perdas.
5. Referências
[1] K. Ogata, “Engenharia de Controle Moderno”. Prentice
Hall, p. 1-150, 2003.
[2] F.P. Marafão, Análise e Controle da Energia Elétrica
Através de Técnicas de Processamento Digital de
Sinais. Tese de Doutorado, UNICAMP, p. 1-259, 2004.