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�rea Cient�fica: Electrónica de Potência
Filtro Activo Série sem Fonte de Tensão do Lado CC para Compensação de Harmónicos
Publicada a 2015-06-17
Aluno: Nuno Fernando Carvalho Teixeira N�mero: 50100 Email: a50100@alunos.uminho.pt
Data in�cio: 13/12/2010 Data Conclus�o: 29/11/2012

Orientador(es):
Nome: João Luiz Afonso Email: jla@dei.uminho.pt

Arguente(s):
Nome: José Gabriel Oliveira Pinto   Email: gpinto@dei.uminho.pt
Nome: Manuel João Sepúlveda Mesquita de Freitas   Email: mjs@dei.uminho.pt
Data da defesa: 29/11/2012

Descri��o:

A Qualidade de Energia Eléctrica (QEE) é um aspecto importante que juntamente com o preço, define o valor que os clientes atribuem à energia eléctrica que consumem. Ao longo da última década a atenção da comunidade científica sobre a QEE aumentou de uma forma acentuada. Relacionado a este aumento de interesse encontram-se razões como a iminente desregulação do mercado da energia, o aumento da complexidade das redes de eléctricas, a sensibilidade da maioria das cargas actuais e a preocupação em aumentar a eficiência energética. É estimado que problemas relacionados com a QEE custem à indústria e ao comércio da União Europeia mais do que € 150 mil milhões por ano [1]. Este valor tenderá a aumentar no futuro com a introdução crescente de cargas não-lineares sensíveis a problemas de QEE nas habitações, empresas de serviço e comércio, e em indústrias. Todavia o impacto adverso dos problemas de QEE nas cargas, e no sistema eléctrico como um todo, pode ser minimizado, pois existem equipamentos de compensação capazes de solucionar ou mitigar estes problemas [2].

Exemplos desses equipamentos de compensação são os Filtros Activos de Potência. Existem duas topologias básicas de Filtros Activos, paralela e série, sendo cada uma destas capaz de lidar com diferentes problemas de Qualidade de Energia Eléctrica. A topologia paralela é normalmente utilizada para corrigir problemas relacionados com a corrente consumida por uma carga e com a potência reactiva (distorção harmónica da corrente, desequilíbrios de corrente e correcção de factor de potência), ao passo que a topologia série é mais indicada para lidar com os problemas relacionados com a tensão (distorção harmónica da tensão, flutuações da tensão, subtensões e sobretensões, desequilíbrios de tensão) [3].

Esta Dissertação de Mestrado Integrado debruça-se sobre os Filtros Activos de Potência do Tipo Série, e consiste no estudo, implementação e teste de um Filtro Série Monofásico ou Trifásico, para compensação de harmónicos de tensão, e sem alimentação do lado CC. Desta forma, para além de produzir as tensões de compensação, o próprio conversor série ficará encarregado de realizar a regulação da tensão do lado CC.

Objectivos:

Esta proposta pretende dar continuidade a uma linha de investigação já iniciada na área dos Filtros Activos no GEPE-UM (Grupo de Electrónica de Potência e Energia da Universidade do Minho). Esta Dissertação de Mestrado Integrado consiste na implementação e teste de um Filtro Activo Série Monofásico ou Trifásico, apenas para compensação de harmónicos de tensão, e sem alimentação do lado CC, i.e., o próprio conversor série faria a regulação da tensão do lado CC. A seguir são apresentadas algumas referências que podem ser consultadas para melhor se compreender o que é proposto.

Estudo bibliográfico, com levantamento do "Estado da Arte", sobre diferentes abordagens, topologias e sistemas de controlo para Condicionadores Activos de Potência, com ênfase nos do tipo série. (2meses)
Estudo com recurso a simulações computacionais utilizando PSIM de Estratégias de Controlo e Topologias aplicáveis a Condicionadores Activos de Potência do Tipo Série e UPQCs. Está prevista a realização de simulações dos equipamentos em variadas situações de operação, incluindo situações críticas: variações bruscas de cargas, sobrecargas, curtos-circuitos, sobretensões e subtensões momentâneas e de longa duração, transitórios de tensão, interrupções momentâneas, flicker, harmónicos variados de tensão e correntes com valores elevados de THD, operação em sistemas com filtros passivos, bancos de condensadores, ou outros filtros activos. (2 meses)
Estudo sobre técnicas de controlo para inversores do tipo fonte de tensão. Estudos sobre técnicas de comutação de frequência fixa e variável a serem utilizadas nos inversores dos protótipos a serem implementados. Estes estudos também recorrerão à realização de simulações computacionais utilizando os modelos descritos na tarefa anterior. (1 mês)
Estudo sobre sistemas de tempo real e arquitecturas de microprocessadores, microcontroladores, DSPs e FPGAs, que permitam reduzir o tempo de resposta dos sistemas de controlo digitais do protótipo a ser implementado. Definição da plataforma a ser adoptada para o sistema de controlo digital. (1 mês)
Implementação dos sistemas de controlo e de supervisão do equipamento proposto. (1mês)
Implementação dos andar de potência do equipamento proposto, com sistemas de supervisão e protecção. (2 meses)
Realização de ensaios de laboratório do protótipo desenvolvido. (1 mês)
Análise de custos da solução apresentada.
Finalização da Escrita da Dissertação de Mestrado. (2 meses)
Escrita de um Artigo Técnico.

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

Palavras chave:
Filtro Activo Série, Qualidade de Energia Eléctrica