Metodologia para identificação do componente fundamental da tensão da rede baseada no algoritmo recursivo da TDF

Abstract

Considerando a crescente utilização de técnicas de processamento digital de sinais em aplicações de sistemas eletrônicos e ou de potência, este artigo discute o uso da Transformada Discreta de Fourier Recursiva (TDFR) para identificação do ângulo de fase, da freqüência e da amplitude das tensões fundamentais da rede, independente de distorções na forma de onda ou de transitórios na amplitude. Será discutido que, se a freqüência fundamental das tensões medidas coincide com a freqüência a qual a TDF foi projetada, um simples algoritmo TDFR é completamente capaz de fornecer as informações requeridas de fase, freqüência e amplitude. Dois algoritmos adicionais são propostos para garantir seu desempenho correto quando a freqüência difere do seu valor nominal: um deles para a correção do erro de fase do sinal de saída e outro para identificação da amplitude do componente fundamental. Além disto, destaca-se que através dos algoritmos propostos, independentemente do sinal de entrada, a identificação do componente fundamental pode ser realizada em, no máximo, 2 ciclos da rede. Uma análise dos resultados evidenciados pela TDFR foi desenvolvida através de simulações computacionais. Também serão apresentados resultados experimentais referentes ao sincronismo de um gerador síncrono com a rede elétrica, através dos sinais fornecidos pela TDFR.

Considering the increasing demand on digital processing techniques for power electronics and power systems application, this paper deals with the use of a Recursive Discrete Fourier Transform (RDFT) for phase angle, frequency and magnitude identification of the grid fundamental voltages, irrespective to waveform distortions, frequency or amplitude deviations. It will be discussed that if the fundamental frequency of the measured voltages exactly matches the frequency for which the DFT has been designed, an ordinary RDFT algorithm is completely able to provide the necessary information about phase, frequency and magnitude. Two additional algorithms have been proposed to ensure the correct performance if the frequency departs from its nominal value: one for phase correction and another for identification of the fundamental component magnitude. Moreover, it is important to point out that by means of the proposed algorithms, the fundamental component can be identified in less than 2 cicles, independently of the input voltage signal. The analysis of the RDFT has been performed by means of simulation results. In order to evaluate the behavior of the RDFT in a practical system, experimental results regarding to the synchronization of a small generator and the power grid will be presented.