Metodologia de projeto cooperativo para condicionadores de qualidade de energia

Abstract

As discussões recentes na área de condicionamento de energia elétrica têm como objetivo integrar as tecnologias de compensação convencionais às tendências do setor elétrico, às quais apontam para a distribuição da geração e do condicionamento de energia ao longo da rede, contribuindo para a configuração da chamada rede inteligente. Visando contribuir com tais discussões este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de projeto e controle de sistemas de condicionamento de energia, nos quais diversas tecnologias de compensadores sejam capazes de operar cooperativamente. As definições matemáticas desta metodologia são embasadas na teoria de potência conservativa, uma modelagem matemática recente que associa características de circuitos elétricos à parcelas de corrente e potência. As tecnologias de compensadores utilizadas são os compensadores estáticos de reativos, filtros passivos e filtros ativos. Os compensadores projetados e controlados de acordo com a metodologia proposa foram testadas em simulação para atuar em redes com alta e baixa impedância de linha, na presença de cargas lineares e não lineares e em configurações fixas e variáveis ao longo do tempo de simulação. Em todos os casos, a compensação atenuou significativamente distúrbios de corrente relacionados com reativos, desequilíbrio e não linearidades entre tensões e correntes da carga. Uma rede com cargas distribuídas também foi simulada para avaliar a cooperação entre os compensadores, quando estavam conectados em diferentes pontos desta rede, bem como para discutir os possíveis critérios de projeto e controle da compensação distribuída

Recent discussions in power conditioning aim to integrate traditional compensation technologies to new trends in electrical system, which has been pointing to the characterization of the smart grid concept. In order to contribute to those discussions, this dissertation presents a methodology to design and control different technologies of power conditioners for cooperative compensation. The mathematical definitions used in the methodology came from conservative power theory, a recent mathematical modeling that offers power and current decompositions associated to some characteristics of electrical circuits. Thus, static var compensators, passive filters and active filters were designed according to the proposed methodology and tested in simulation with three-phase linear and loads connected to two typical grids, with and low line impedances. Results show effective compensation of reactive current, load unbalance and non linearities between voltage and current. Moreover, preliminary studies in distributed compensation are presented too, with simulations of a 13-node distribution grid based on IEEE 13-node test feeder, and the results of these simulations offer relevant considerations to extend the methodology to distributed compensators