65ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica

Correção ativa do fator de potência utilizando vetores espaciais

Marcelo Semensato - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás Rafael Franco Silveira - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás

INTRODUÇÃO:

A eletrônica de potência trouxe uma mudança nas cargas industriais. Tornou-se possível a partir dos semicondutores de potência controlar as grandezas elétricas nas cargas industriais. Essa prática levou a distorções na forma de onda da tensão e corrente elétrica nas redes elétricas. Essas formas de ondas distorcidas podem possuir diversas frequências chamadas componentes harmônicas, múltiplas da fundamental. Essas ondas podem afetar diversas outras cargas acopladas no ponto comum (PAC). Os efeitos das componentes harmônicas nas redes elétricas são sobreaquecimentos nos equipamentos elétricos, ressonância na rede, alteração do fator de potência, entre outros. Uma maneira de corrigir essas distorções é a utilização do filtro ativo de potência. O filtro ativo de potência corrige instantaneamente o fator de potência da rede elétrica através da injeção de correntes contrárias que anulam o efeito indutivo ou capacitivo provocado pelas componentes harmônicas geradas pela carga. A Teoria da Potência Complexa é uma nova ferramenta utilizada para o cálculo dessas correntes contrárias injetadas pelo filtro ativo de potência. A Teoria da Potência Complexa Instantânea fornece a potência reativa trifásica instantânea do sistema utilizando vetores espaciais instantâneos. Essa potência reativa instantânea deve ser compensada para corrigir o fator de potência.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Calcular a potência reativa instantânea trifásica de um sistema trifásico. Com base neste cálculo é possível identificar o vetor espacial instantâneo corrente em quadratura com o vetor espacial instantâneo tensão. A transformada inversa do vetor espacial corrente em quadratura resulta nas correntes trifásicas instantâneas que serão corrigidas, resultando em um fator de potência unitário.

MÉTODOS:

Simulação de uma carga não-linear trifásica, sem neutro, no ambiente Simulink®. Na simulação é obtido o vetor corrente espacial em quadratura com o vetor espacial tensão. Aplica-se a transformada inversa e obtém-se as correntes trifásicas que são compensadas no sistema. A diferença angular entre o vetor espacial corrente e tensão deve ser zero após a correção.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

A simulação da Teoria da Potência Complexa Instantânea aplicada a uma carga não-linear mostrou-se eficiente para o cálculo da potência reativa trifásica instantânea e consequentemente a correção do fator de potência. Após a compensação da potência reativa os vetores espaciais instantâneos tensão e corrente permaneceram em fase, constatando um fator de potência unitário. Para análise final, a soma das potências instantâneas por fase do sistema trifásico (potência ativa total) obtida pela simulação é igual à potência aparente do sistema trifásico calculada pela norma 1459-2000 da IEEE.

CONCLUSÕES:

A Teoria da Potência Complexa Instantânea é uma nova ferramenta matemática que pode ser utilizada nos cálculos microprocessados utilizados pelo filtro ativo de potência para a compensação de reativos. Esta teoria é uma alternativa rápida em relação à teoria de Akagi (1983) para a compensação instantânea de reativos.

Palavras-chave: Teoria da Potência Complexa Instantânea, Filtro ativo de potência, Componentes harmônicas.