O correcto funcionamento de um equipamento eléctrico depende da qualidade da energia que lhe é fornecida. Porém, no sistema eléctrico ocorrem vários problemas que comprometem a boa qualidade de energia eléctrica. Estes problemas estão essencialmente confinados a variações de valor RMS de tensão e à presença de componentes harmónicas nas correntes, embora existam outros relacionados, por exemplo, com a compatibilidade electromagnética dos equipamentos [1].

Os efeitos causados pela distorção harmónica das correntes encontram-se bem estudados e descritos, sendo de destacar para aqui o seu efeito na tensão do sistema As cargas não lineares consomem correntes com elevado conteúdo harmónico, que, ao fluir pelas linhas do sistema eléctrico irão produzir uma queda de tensão com conteúdo harmónico nas impedâncias de linha. A forma de onda de tensão ficará então distorcida, o que implica que cargas lineares ligadas a este sistema irão também consumir correntes com alguma componente harmónica, com todos os problemas que isso acarreta [2].

Já os problemas relacionados com a variação do valor RMS de tensão têm origens diversas, e podem ser de natureza efémera ou permanente. Quando se fala em problemas de variação de valor eficaz de tensão, falamos em flicker, sags, swells, desequilíbrios, subtensões, sobretensões e interrupções. A tolerância dos equipamentos a estes eventos é relativa à natureza dos mesmos, embora haja cargas que são bastante sensíveis, como é o caso dos PC's, de sistemas microcontrolados e variadores de frequência, entre outros [3] [4]. Variações do valor RMS da tensão, ainda que muito confinadas no tempo podem levar ao mau funcionamento de equipamentos e até mesmo a paragens dos mesmos, o que pode significar elevadas perdas económicas e financeiras, dependendo da área de actividade e do processo em que o equipamento está inserido [5].

Para responder eficazmente a problemas de qualidade de energia, é necessário o desenvolvimento de equipamentos que tenham uma resposta dinâmica para a mitigação dos problemas, particularmente nos distúrbios de tensão e é para estes que o Condicionador Activo do Tipo Série é útil.

O objectivo desta dissertação é a implementação e teste de um Condicionador Activo do Tipo Série Monofásico para compensação de tensões. O Condicionador irá injectar no sistema uma tensão que é, grosso modo, a diferença entre uma forma de onda de tensão sinusoidal com valor nominal e a forma de onda da tensão que está a ser medida no sistema. Desta forma será garantido o fornecimento à carga de uma tensão sinusoidal à frequência nominal, assegurando o correcto funcionamento da carga. O cálculo da tensão a injectar é feito em tempo real, o que torna o sistema dinâmico, sendo portanto rápido a responder quer a variações de valor eficaz de tensão, quer à mitigação de distorção harmónica de tensão. O Condicionador Série será implementado numa configuração sem transformador, o que implica a perda do isolamento eléctrico para a rede, obrigando ao projecto e concepção de um sistema de protecção para o andar de potência.

Também no âmbito deste trabalho será estudada a integração de um Condicionador Série num sistema com um Filtro Activo de Potência do tipo Paralelo, sendo que este será responsável pela compensação harmónica de correntes. O sistema trata-se de um UPQC (Unified Power Quality Conditioner) Monofásico.

Este trabalho de dissertação contempla a simulação de teorias de controlo e dos equipamentos a implementar, a implementação do sistema de controlo em DSP e a construção do equipamento, e será orientada pelo Doutor João Luíz Afonso.

[1]     João Luiz Afonso, Júlio S. Martins, "Qualidade da Energia Eléctrica", Revista o Electricista, nº 9, 3º trimestre de 2004, ano 3, pp. 66-71.

[2]     IEEE Task Force "IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems", IEEE Xplore, pp.35-43.

[3]     David Chapman, "Afundamentos de Tensão: Introdução", Guia de Aplicação de Qualidade de Energia, LPQI, 2002.

[4]     S. Ž. Djokic´, K. Stockman, Member, IEEE, J. V. Milanovic´, Senior Member, IEEE, J. J. M. Desmet, Member, IEEE, e R. Belmans, Senior Member, IEEE, "Sensitivity of AC Adjustable Speed Drives to Voltage Sags and Short Interruptions", IEEE Transactions On Power Delivery, Vol. 20, No. 1, Janeiro 2005.

[5]     David Chapman, "Costs: The Cost of Poor Power Quality", Power Quality Application Guide, LPQI, 2001