Algoritmos para geração de referências, inicialização e proteção de um condicionador unificado de qualidade de energia

Abstract

Dentre as muitas topologias de condicionadores de energia disponíveis na literatura, destaque especial tem sido dado aos filtros ativos de potência, dispositivos tipicamente eletrônicos, controlados digitalmente. Neste sentido, as topologias mais estudadas são as de filtros ativos paralelos, filtros ativos série e filtros ativos universais (série-paralelo). Neste trabalho, foi dada atenção especial ao estudo de um filtro ativo universal, também conhecido coo Condicionador Unificado de Qualidade de Energia (CUQE) ou em inglês, Unified Power Quality Conditioner (UPQC). Assim, dentre os muitos assuntos que permeiam o projeto e implementação deste dispositivo, este trabalho propõe novos algoritmos para a geração de referência dos conversores eletrônicos, bem como algoritmos de inicialização e proteção do CUQE. Os algoritmos de referênciasão baseados em técnicas de álgebra vetorial e filtragem digital, enquantoas rotinas de inicialização e proteção visam à solução de problemas de ordem prática, para que o dispositivo possa ser utilizado em ambiente industrial, como produto. Um estudo sobre os controladores de tensão e corrente também foi realizado e as técnicas mais adequadas estão descritas no trabalho. Destaca-se que todos os algoritmos de geração de referência, proteção, inicialização e os controladores foram avaliados e validados por meio de simulações computacionais e resultados experimentais. No caso dos resultados experimentais, foram realizados ensaios em malha aberta para validação dos algoritmos de referência, bem como ensaios em um protótipo de CUQE, de potência igual a 75 KVA, os quais validaram o desempenho de todos os algoritmos desenvolvidos em um dispositivo real para aplicações industriais

Among different topologies of power conditioners found in literature, special emphasis has been given to active power filters (typically power electronic devices with digital control). In this sense, the most studied topologies have been the parallel active filters, the series active filters and the unified active filters (series-parallel). In this work, special attention was given to the study of a Unified Power Quality Conditioner (UPQC). Thus, among many issues that underline the design and implementation of this device, this dissertation proposes new algoritmos for the generation of voltage and current references to the applied power converters, as well algoritmos for the initialization and protection of the UPQC. The reference algorithms are based on vector algebra and digital filtering techniques, while the initialization and protection routines aimed to solve practical problems, so the device can be used in and industrial environment, as a commercial product. The voltage and current controllers were also studied and the most suitable techniques are described. It is noteworthy that all proposed algorithms and controllers have been evaluated and validated by means of computer simulations and experimental results. The experimental validation were performance by means of open loop tests, as well as considering an UPQC prototype (75 KVA rated) in order to validate the overall UPQC development and the performance of the proposed algorithms