Esta Dissertação de Mestrado terá por objectivo a implementação de um Filtro Activo Paralelo Trifásico a 4 Fios, constituído por um módulo de IGBTs (com 6 IGBTs), por 2 condensadores do lado CC, por 3 indutâncias do lado CA e por filtros passivos para alta frequência. Este filtro activo será capaz de compensar as correntes das 3 fases e do neutro. Esta Dissertação será orientada pelo Doutor João Luiz Afonso.

Actualmente a maioria das cargas ligadas à rede eléctrica são predominantemente não lineares, o que leva ao consumo de correntes não sinusoidais. A presença de harmónicos no sistema eléctrico, para além de contribuir para a distorção da forma de onda da tensão nos receptores, origina problemas de mau funcionamento e redução de vida útil dos equipamentos e dispositivos, o que se traduz em problemas graves, com custos económicos elevados [1-2]. Para eliminar os harmónicos de corrente têm sido feitos esforços no sentido de desenvolver filtros activos paralelos, nos quais se utiliza electrónica de potência para produzir harmónicos de corrente que cancelem os harmónicos originados pelas cargas não lineares. Adicionalmente, os filtros activos de potência podem também compensar dinamicamente o factor de potência da instalação onde estão inseridos, e no caso do filtro a 4 fios, podem também compensar os desequilíbrios das correntes de fase, eliminando a corrente de neutro [3-9].

O trabalho a ser desenvolvido nesta Dissertação de Mestrado vem na sequência da Tese de doutoramento do Doutor João Luíz Afonso, na qual foi desenvolvido um Filtro Activo Paralelo Trifásico para sistemas sem neutro, e no seguimento das actividades que têm sido realizadas na Área de Electrónica de Potência do Departamento de Electrónica Industrial relativas ao estudo e implementação de soluções para a melhoria da Qualidade de Energia em Sistemas Eléctricos [10-12].

O sistema de controlo do Filtro Activo Paralelo será baseado na Teoria p-q [5, 6, 11], e será implementado num DSP TMS320LF2812 da Texas Instruments. A toplogia do andar de potência utilizará 6 IGBTs com dois condensadores do lado CC do inversor, sendo o ponto médio dos condensadores ligado ao neutro do sistema trifásico. Deverá ser desenvolvida uma estratégia de controlo para regular a tensão nos dois condensadores, de forma a manter essas tensões iguais, e dentro de limites pré-estabelecidos. As medições necessárias ao sistema de controlo (3 tensões da rede eléctrica, 3 correntes da carga, 3 correntes do inversor e 2 tensões do lado CC serão realizadas através de elementos de efeiro Hall).

Uma vez implementado o Filtro Activo Paralelo serão realizados diversos ensaios, comparando-se os resultados com os obtidos através das simulações computacionais e com resultados apresentados em outros trabalhos.

[1]     IEEE Standard 519-1992, Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems, 1993.

 [2]    IEEE Task Force, "Effects of Harmonics on Equipments", IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 8, N.º 2, pp 672 - 680, Abril 1993.

[3]     H. Akagi, "Trends in Active Power Line Conditioners", IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 9, pp. 263-268, 1994.

[4]     H. Akagi, Y. Kanazawa, and A. Nabae, "Instantaneous Reactive Power Compensators Comprising Switching Devices without Energy Storage Component", IEEE Transactions on Industry Applications, vol. IA-20, pp. 625-630, 1984.

[5]     H. Akagi, Y. Kanazawa and A. Nabae, "Generalized Theory of the Instantaneous Reactive Power in Three-Phase Circuits", Proc. IPEC-Tokyo'93 Int.Conf Power Electronics, pp. 1375-1386, Tokyo, 1983.

[6]     H. Akagi, New Trends in Active Filters for Power Conditioning", IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 32, nº6, pp.1312-1322, 1996.

[7]     João L. Afonso, M. J. Sepúlveda Freitas, Júlio S. Martins, "p-q Theory Power Components Calculations", ISIE'03, Rio de Janeiro, Brasil.

[8]     R. G. Pregitzer, T. N. Sousa, M. J. Sepúlveda, J.L. Afonso, "Análise e Simulações de um Filtro Banda Adaptativo Aplicado a um Filtro Activo Série", CBA 2004, Gramado, Brasil, Setembro 2004.

[9]     M. A. P. Esteve, "Aplicación de Nuevas Técnicas de Controlo para el Desarrollo de Reguladores Activos de Potencia", Tesis Doctoral, Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla, España, Abril 2002.

[10]   João Luíz Afonso, "Filtro Activo Paralelo com Controlo Digital para melhoria da Qualidade de Energia Eléctrica", Tese de Doutoramento, Universidade do Minho - Braga, Novembro de 2000.

 [11]  J. L. Afonso, C. Couto, J. S. Martins, "Active Filters with Control Based on the p-q Theory", IEEE Industrial Electronics Society Newsletter, vol. 47, nº 3, Sept. 2000, pp. 5-10.

[12]   R. Pregitzer, J.C. Costa, Júlio S. Martins, J. L . Afonso, "Simulation and Implementation Results of a 3 Phase 4 Wire Shunt Active Power Filter", CDROM Proceedings of the ICHQP 2006 - International Conference on Harmonics and Quality of Power, Cascais, Portugal, 1-5 October 2006.