:: Gestão de Dissertações de Mestrado Integrado ::

Scientific area: ElectrÃ³nica de PotÃªncia
Desenvolvimento de um Filtro Ativo de PotÃªncia Paralelo MonofÃ¡sico com Sistema de Interface para Fontes de Energias RenovÃ¡veis
Submited 2016-01-22
Student: FlÃ¡vio Silvano Rodrigues Carvalho Number: 62014 Email: A62014@alunos.uminho.pt
Start date: 15/10/2015

Supervisor:
Name: JoÃ£o Luiz Afonso
Email: jla@dei.uminho.pt

Description:

Com o avanço da Eletrónica de Potência, apareceram aparelhos controlados eletronicamente que têm consumos de correntes não-lineares. Estes aparelhos, inicialmente desenvolvidos para melhorar a eficiência energética, são agora responsáveis por perdas adicionais de energia e má operação dos sistemas de distribuição de energia, dado que produzem harmónicas [1,4].

Aliado ao facto das cargas não-lineares consumirem correntes distorcidas, provocam efeitos negativos na Qualidade da Energia Elétrica. Isto traduz-se em perdas para os intervenientes no sistema de energia elétrica. É estimado que os problemas relacionados com a Qualidade da Energia Elétrica custem à indústria mais do que € 150 mil milhões por ano[2].

Para lidar com estes problemas de Qualidade de Energia Elétrica, os Filtros Ativos de Potência Paralelos são uma boa solução, dado que conseguem mitigar o problema das harmónicas de corrente, e também corrigir o fator de potência para valores próximos da unidade [2].

Com a introdução de um Filtro Ativo Paralelo de Potência numa instalação elétrica, o filtro não só poderia mitigar harmónicos de corrente e melhorar o fator de potência aproximando-o da unidade, como também poderá servir como inversor para uma instalação de energia renovável, mais propriamente uma instalação fotovoltaica numa residência, conectando-o ao seu barramento CC (corrente contínua) e assim injetando energia na rede elétrica com corrente sinusoidal, e em fase com a tensão. Caso a rede falhe, ou a rede elétrica seja apenas alimentada pela instalação de energia renovável, o Filtro Ativo Paralelo de Potência funcionaria como um inversor, preocupando-se somente por ter uma forma de onda sinusoidal na tensão com valor nominal [3].

No entanto, a maior parte das aplicações presentes no mercado são direcionadas para potências elevadas, fazendo com que as instalações industriais de baixas potências ou as habitações, assim como os escritórios não possam recorrer a este tipo de soluções devido ao seu custo. Tendo em consideração que atualmente as cargas em habitações, pequenas indústrias e escritórios são não-lineares, com a introdução de um filtro ativo num quadro elétrico, a qualidade da rede elétrica teria uma melhoria bastante considerável, pois teria menores perdas nos condutores devido a correntes harmónicas e o fator de potência próximo da unidade [2].

Objectives:

No âmbito da investigação realizada pelo GEPE-UM (Grupo de Eletrónica de Potência e Energia da Universidade do Minho) na área da Qualidade de Energia Elétrica, têm sido desenvolvidos Filtros Ativos de Potência. Neste trabalho de Mestrado o Filtro Ativo Paralelo terá capacidade de operação como interface para fontes de energia renovável. Para tal será necessário desenvolver um conversor CC-CC com funções de MPPT para extrair a máxima potência que pode ser produzida pela fonte de energia renovável a cada instante.

Este trabalho envolverá as seguintes tarefas:

- Estudo bibliográfico, com levantamento do "Estado da Arte" sobre técnicas de controlo para conversores CC-CA do tipo fonte de tensão (Filtro Ativo) e para conversores CC-CC (eventualmente com transformador de alta frequência para elevação de tensão). Estudos sobre técnicas de comutação de frequência fixa e variável a serem utilizadas nos conversores a serem implementados. Estudos sobre técnicas de controlo dos conversores a serem desenvolvidos. Estudo sobre MPPTs para sistemas de energia renovável. Ver normas no que dizem respeito a obrigatoriedade de isolamento galvânico em sistemas de energia renovável. Ver necessidade da utilização de indutâncias de acoplamento com a rede elétrica na fase e no neutro. (1 mês)

- Estudo da plataforma para desenvolvimento do sistema de controlo a ser implementado (pode ser o DSP/microcontrolador Texas Instruments TMS320F28335). (1 mês)

- Realização de Simulações Computacionais com recurso ao PSIM. (1 mês)

- Desenvolvimento do Sistema de Controlo do Filtro Ativo Paralelo monofásico, com algoritmo no domínio do tempo e da frequência para reconhecimento de operação com ressonância. Desenvolvimento do Sistema de Controlo do conversor CC-CC com algoritmo do MPPT (1 mês)

- Desenvolvimento do Andar de Potência do Filtro Ativo Paralelo monofásico e do Conversor CC-CC (com eventual transformador de alta frequência para elevação de tensão). (2 meses)

- Desenvolvimento de uma interface gráfica para o equipamento. (1 mês)

- Montagem do equipamento numa caixa transportável. (1 mês)

- Teste do Filtro Ativo Paralelo com Conversor CC-CC para Interface de Fontes de Energia Renovável (teste em laboratório). (1 mês)

- Teste do Filtro Ativo Paralelo com Conversor CC-CC para Interface de Fontes de Energia Renovável (teste de campo). (1 mês)

- Escrita da Dissertação de Mestrado com Levantamento de Custos da Solução. (2 meses)

- Escrita de um Artigo Técnico.

Links:
http://www.gepe.dei.uminho.pt/

Keywords:
Filtro Ativo Paralelo, Teoria p-q, Inversor a MOSFETs, Qualidade de Energia ElÃ©trica, Interface GrÃ¡fica.