protótipo experimental de filtro ativo de potência monofásico

PROTÓTIPO EXPERIMENTAL DE FILTRO ATIVO DE
POTÊNCIA MONOFÁSICO
Felipe Melecardi Zani1, João Flavio Negreti2, Edson Adriano Vendrúsculo3, Fernando Pinhabel Marafão4
1,2,4
Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho” – Campus Experimental de Sorocaba
3
LED Automação Comercial e Industrial Ltda
[email protected] ; [email protected]
1. Introdução
O termo qualidade de energia elétrica se refere à
qualidade da tensão e corrente nas instalações elétricas,
e representa hoje um assunto de grande importância.
Dentre os problemas de qualidade de energia mais
comuns estão incluídos a circulação de correntes
reativas, variações de tensão, desequilíbrios de tensão e
corrente, distorções das formas de onda [1].
Esse trabalho trata da implementação de um filtro
ativo de potência monofásico, o qual se apresenta como
uma possível alternativa para atenuar os problemas
relacionados à circulação de correntes reativas e
harmônicas em circuitos elétricos monofásicos.
2. Filtro Ativo Paralelo
Existem diversas formas de se conectar um filtro
ativo na rede elétrica [2], a topologia utilizada nesse
projeto foi a do tipo paralela, conforme indica a Figura
1.
Figura 1 – Diagrama de um filtro ativo paralelo.
O filtro ativo paralelo monofásico caracteriza-se
como uma fonte de corrente controlada e é composto de
duas partes básicas: um sistema de identificação das
referências e um sistema de controle de correntes.
A função do sistema de identificação das referências
é determinar as correntes de compensação que devem
ser injetadas pelo filtro ativo no sistema elétrico, de
forma que a soma da corrente do filtro com a corrente
da carga, resultem em uma corrente na fonte, senoidal e
em fase com a tensão. O controlador de correntes deve
comparar (através de um regulador PI) o valor das
correntes injetadas, com o valor fornecido pelo sistema
de identificação de referências e gerar sinais de saída
para o inversor que fará o elo entre controle e o circuito
de potência. O filtro é conectado à instalação elétrica
através de reatores de acoplamento, pelo qual circulam
as correntes sintetizadas pelo inversor.
3. Protótipo e Resultados Experimentais
Para avaliar o desempenho do filtro ativo estudado,
foi construído um protótipo experimental de baixa
potência (127V, 5A). Tal protótipo utilizou-se de
sensores de efeito hall para medida das correntes e
tensões, um processador digital de sinais (DSP –
TMSF320F2812) para implementação dos algoritmos
de controle e um conversor de potência (IGBTs) para
síntese das correntes de compensação. Além disto,
foram utilizados um variac monofásico para emular a
fonte, bancos de cargas reativas e lâmpadas compactas
para representar as cargas a serem compensadas.
A Figura 2 ilustra uma condição onde a carga
apresentava baixo fator de potência (RL) e após a
conexão do filtro ativo, a corrente da fonte (2) passa a
ser vista como se o conjunto carga+filtro fosse resistivo.
Figura 2 – Corrente da fonte compensada (2), tensão da
fonte (4) e corrente da carga (3).
4. Conclusões
Como se pode observar o filtro consegue cumprir
seu papel, elevando o fator de potência da carga, o que
certamente contribui para redução das perdas dos
sistemas de distribuição de energia.
5. Referências
[1] 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.
[2] F. Peng, G. Ott and D. Adams, “Application Issues of
Active Power Filters”, IEEE Industry Application
Magazine, vol. ED-4, pp. 21-30, 1998.