Teorias de potência conservativa e instantânea: análise comparativa

Abstract

Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo comparativo entre a Teoria de Potências Instantâneas (Teoria pq) e a Teoria de Potência Conservativa (CPT), das quais serão mostrados resultados de análises para circuitos trifásicos com três ou quatro condutores (3F e 3F - N), com tensões senoidais e não senoidais, equilibradas e desiquilibradas, com e sem impedância de linha para diferentes tipos de cargas (lineares e não lineares). A CPT decompõe as correntes de fase em parcelas ativas, reativas e residuais, sendo que em circuitos trifásicos estas podem ainda ser separadas em parcelas balanceadas e desbalanceadas, de forma a representar os desbalanços da carga. As não lineares da carga são representadas pela CPT através das correntes residuais. No caso da Teoria pq, as correntes de fase são decompostas em correntes ativas, reativas e de sequência zero, sendo ainda que tais parcelas podem ser decompostas em parcelas médias e oscilantes. As parcelas oscilantes representam os desbalanços e as não linearidades do circuito. Ou seja, a Teoria pq não separa tais distúrbios (desbalanços e não linearidades) em parcelas distintas de correntes. Apesar das teorias serem bastante distintas em suas formulações, a ideia central é realizar um estudo comparativo entre as parcelas de correntes e suas respectivas parcelas de potência, a fim de mostrar as similiaridades e divergências na caracterização dos fenômenos físicos dos circuitos, bem como na compensação de correntes que não contribuem para a transferência de energia útil entre fontes e cargas, as quais podem ser eliminadas ou minimizadas através de condicionadores eletrônicos em paralelo com as cargas. Neste trabalho, a avaliação das teorias para compensação de distúrbios de corrente será feita levando-se em consideração fontes de corrente ideiais, operando como filtros ativos de potência, o que elimina o feito de eventuais imperfeições de controle...

This dissertation shows a comparative study between the Conservative Power Theory (CPT) and the Instantaneous Power Theory (pq Theory). Different configurations of linear and non-linear loads and different voltage conditions will be considered, assuming three-phase circuits with 3 and 4 wires, with or without line impedance. The CPT separates the phase currents into active, reactive and void portions, and in case of three-phase circuits, the active and reactive currents can also be splited into balanced and unbalanced portions to represent the load unbalances. The circuit nonlinearities are represented by CPT through the void current term. In pq theory, the phase currents are separated into active, reactive and zero sequence currents and these portions can also be divided into constant and oscillating portions. The oscillating portions represent imbalance and harmonics on the system. In order words, the pq theory does not separate the imbalances and harmonics in individual current portions. Although these theories are quite distinct in their formulations, the central idea is to make a comparative study between the current portions and their respective portions of power, in order to show the similarities and divergences between them in terms of characterization of the physical phenomena and in terms of disturbing current compensation. In case of current compensation, ideal current sources will be applied in order to evaluate the compensation results using different current reference from CPT and pq theories. This should minimize the influences of control limitations on the analysis of the compensation efficiency under each compensation strategy. The simulation results indicate that both theories can be considered equivalents for circuit analysis or current compensation, as long as the supply voltages are not significantly distorted and/or assymetrical