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�rea Cient�fica: Electrónica de Potência
Filtro Ativo Paralelo Fonte de Corrente com Conversor CC-CC para Interface com Energias Renováveis
Publicada a 2016-01-22
Aluno: Luís Carlos da Silva Costa N�mero: 58748 Email: a58748@alunos.uminho.pt
Data in�cio: 15/10/2015

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

Descri��o:

Atualmente, a utilização de cargas não lineares na indústria e nos consumidores gerais é cada vez mais frequente. Estas originam problemas de Qualidade da Energia Elétrica (QEE), resultando em várias consequências, como falhas em equipamentos eletrónicos, podendo causar perdas e prejuízos elevados em diversos setores. Além disto, os problemas de QEE originam perdas de eficiência em equipamentos domésticos ou industriais.

Associados à má Qualidade da Energia Elétrica, existem diversos fenómenos: interrupções de energia elétrica, distorção harmónica, subtensão, sobretensão, tremulação (fliker), transitórios, ruído eletromagnético e inter-harmónicos. Tendo em conta isto, existe uma necessidade de evitar ou minimizar estes problemas, de maneira a melhorar a QEE entregue aos consumidores finais.

A utilização de filtros passivos é apresentada como uma solução para mitigar a distorção harmónica das tensões e das correntes. Contudo, estes apresentam algumas desvantagens tais como não serem filtros dinâmicos, ou seja, só filtram as frequências para os quais foram dimensionados, ou o facto de poder ocorrer o fenómeno de ressonância entre os filtros passivos e outras cargas.

Uma recente solução para combater os problemas de QEE é a utilização de Filtros Ativos Paralelos (FAP). Estes permitem compensar dinamicamente a distorção harmónica, o fator de potência e os desequilíbrios de corrente. Os Filtros Ativos Fonte de Corrente podem ser utilizados para interface com energias renováveis, de forma a melhorar os problemas de QEE e aproveitar a energia proveniente destas mesmas fontes de energias renováveis para a injetar na rede.

O objetivo principal desta tese de dissertação é implementar um conversor de corrente contínua para corrente contínua (conversor cc-cc) para efetuar a ligação dos painéis solares fotovoltaicos e o barramento de corrente contínua de um Filtro Ativo Fonte de Corrente. Todo este processo de desenvolvimento do mesmo vai implicar a implementação de algoritmos de controlo, quer do FAP quer do conversor cc-cc. No conjunto, o sistema do FAP com o inversor fonte de corrente irá permitir não só a mitigação dos problemas de QEE, mas também a injeção de energia proveniente dos painéis solares fotovoltaicos para a rede elétrica.

Objectivos:

Esta dissertação visa a conceção e desenvolvimento de um filtro ativo de potência do tipo paralelo com inversor fonte de corrente a 3 fios, para efetuar a compensação de problemas da qualidade de energia e fazer a interface de um conjunto de painéis solares fotovoltaicos e a rede elétrica. A ideia subjacente a este trabalho será a utilização de um filtro ativo fonte de corrente existente no GEPE e a construção de um conversor CC-CC isolado para efetuar a ligação dos painéis fotovoltaicos e o barramento CC do filtro ativo fonte de corrente.

O aluno deverá ainda estudar principais métodos de controlo dos conversores CC-CC isolados. Em seguida deverá efetuar o dimensionamento do transformador de alta-frequência a implementar. Depois será feita a implementação do conversor isolado. Finalmente serão efetuados os testes para determinar a eficiência do conversor implementado. O sistema de controlo será implementado em DSP

As tarefas a desenvolver são:

Estudo bibliográfico, com levantamento do "Estado da Arte", sobre diferentes abordagens, topologias e sistemas de controlo para Filtros Ativos Paralelos do Tipo Fonte de Corrente e para Conversores CC-CC isolados. (1mês)
Estudo com recurso a simulações computacionais utilizando PSIM de Estratégias de Controlo e Topologias aplicáveis a Filtros Ativos Paralelos do Tipo Fonte de Corrente e para Conversores CC-CC isolados. (1 mês)
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. (1 mês)
Estudo sobre técnicas de controlo para inversores do tipo fonte de corrente e para conversores CC-CC. 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 da plataforma para desenvolvimento do sistema de controlo a ser implementado (pode ser o DSP/microcontrolador Texas Instruments TMS320F28335). (1mês)
Implementação dos sistemas de controlo e de supervisão do equipamento proposto. (1mês)
Implementação do andar de potência do equipamento proposto, com sistemas de supervisão e protecção. (2 meses)
Realização de ensaios de laboratório do protótipo desenvolvido. Análise de custos da solução apresentada. (1 mês)
Escrita da Dissertação de Mestrado. (2 meses)
Escrita de um Artigo Técnico.

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

Palavras chave:
Filtro Ativo de Potência, Qualidade de Energia Elétrica, Energias Renováveis