Devido à maior quantidade e magnitude de problemas de qualidade de energia elétrica, resultantes da cada vez mais vasta utilização de equipamentos de eletrónica de potência, existem custos elevados associados a estes problemas. [1][2]
Como resposta a estes problemas e aos custos resultantes, são necessários equipamentos capazes de compensar o sistema elétrico de forma adaptável, com uma boa resposta temporal devido à velocidade com que variações significativas podem acontecer. Assim, surgem os filtros ativos, capazes de compensar de forma dinâmica e rápida vários problemas de qualidade de energia, quer sejam verificados nas tensões ou correntes do sistema elétrico.
Uma das topologias dos filtros ativos é o Filtro Ativo Paralelo (FAP) ou Shunt Active Power Filter (SAPF), cuja função é fazer com que qualquer carga seja 'vista' pela rede elétrica como uma carga linear, equilibrada e com fator de potência unitário, ou seja, um FAP é capaz de compensar as causas de vários problemas de qualidade de energia elétrica, nomeadamente:
Um filtro ativo paralelo é essencialmente constituído por um controlador, um inversor e um elemento armazenador de energia, que pode ser um condensador ou uma indutância. O inversor pode ser um VSI - Voltage-Source Inverter, ou seja, inversor do tipo fonte de tensão, ou pode ser um CSI - Current-Source Inverter, também conhecido como um inversor do tipo fonte de corrente, que é o tipo de inversor desenvolvido nesta dissertação. O CSI é menos utilizado do que o VSI devido à utilização de uma indutância, que é mais volumosa e pesada do que um condensador, para além de ter perdas superiores [3]. Contudo, o CSI tem vantagens como a proteção inerente contra curto-circuito e alta fiabilidade, conferindo-lhe uma maior robustez do que a de um VSI, que tendo em conta o contributo que um filtro ativo tem para a melhoria da qualidade de energia elétrica, é de uma importância significante.
[1] 'The Cost of Power Disturbances to Industrial & Digital Economy Companies', Junho 2001, CEIDS
[2] Roman Targosz, Jonathan Manson, 'PAN EUROPEAN LPQI POWER QUALITY SURVEY', 19th International Conference on Electricity Distribution, paper 0263, 21-24 Maio 2007
[3] S. Pettersson, M. Salo, H. Tuusa, 'Four-Wire Current Source Active Power Filter with an Open-Loop Current Control', IEEE 2007
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. Por forma a continuar o trabalho desenvolvido pelo GEPE-UM, o aluno deverá desenvolver um Filtro Ativo Paralelo com CSI e controlo de corrente do barramento CC. O desenvolvimento deste filtro vem proporcionar um objeto de comparação com outro filtro ativo com CSI previamente desenvolvido no GEPE-UM, e tem ainda o objetivo de proporcionar um melhor conhecimento sobre esta topologia de filtros ativos com inversor CSI que ainda está pouco pesquisada.
Este trabalho envolverá as seguintes tarefas:
- Estudo bibliográfico, com levantamento do "Estado da Arte". (1 mês)
- Estudo detalhado do Filtro Ativo Paralelo com CSI anteriormente desenvolvido no GEPE. (1 mês)
- Realização de Simulações Computacionais com recurso ao PSIM. (2 meses)
- Desenvolvimento do Sistema de Controlo do Filtro Ativo Paralelo CSI. (2 meses)
- Desenvolvimento do Andar de Potência do Filtro Ativo Paralelo CSI. (2 meses)
- Teste do Filtro Ativo Paralelo CSI (teste em bancada). (1 mês)
- Montagem do Filtro Ativo CSI em quadro elétrico. (1 mês)
- Escrita da Dissertação de Mestrado. (2 meses)
- Escrita de um Artigo Técnico.