A crescente demanda por fontes alternativas de energia, voltada principalmente a minimizar impactos ambientais provenientes do uso de combustíveis fósseis na geração de energia elétrica, tem impulsionado as pesquisas tanto no âmbito acadêmico como no setor privado. Dessa forma, estudos científicos vêm abordando painéis fotovoltaicos, aerogeradores, células combustível, dentre outros, no sentido de gerar energia limpa por meio de conversores estáticos CC-CC e CC-CA, conectados na rede de distribuição elétrica, configurando um cenário de Geração Distribuída. Devido ao uso de tais conversores, têm-se introduzido perturbações harmônicas nas redes de distribuição. Sendo assim, a qualidade de energia tornouse uma questão de suma importância no contexto energético contemporâneo, de tal modo que esta tese se apresenta um estudo voltado ao desenvolvimento e implementação de uma plataforma experimental de um Condicionador Unificado de Qualidade de Energia (UPQC) monofásico com compensação ativa de potência série e paralela, com uma potência de 1 kW, capaz de minimizar perturbações harmônicas em redes de distribuição. O sistema realiza a supressão de harmônicos e a compensação de afundamentos e elevações de tensão em redes elétricas, além de manter a tensão na carga regulada e com baixa taxa de distorção harmônica. Além disso, esse dispositivo realiza compensação de potência reativa e supressão de harmônicos da corrente de carga, o que resulta em uma efetiva correção do fator de potência. Nesse sentido, o dispositivo atua como um filtro ativo universal, realizando compensação da corrente de entrada, como também da tensão de saída. Para este fim, dois conversores monofásicos ANPC de 5 níveis são empregados, sendo estes o filtro ativo série (FAS), que atua como fonte de corrente senoidal, e o filtro ativo paralelo (FAP), que atua como fonte de tensão senoidal, em que ambos são controlados de tal forma a operar em fase com a tensão da rede elétrica. Com o objetivo de realizar as compensações harmônicas, é utilizado o algoritmo de extração de referência, conhecido como Compensação Cooperativa baseada na Teoria de Potência Conservativa. / The growing demand for alternative sources of energy, aimed mainly at minimizing environmental impacts from the use of fossil fuels in electric power generation, has driven research in both the academic and private sectors. Thus, scientific studies have addressed photovoltaic panels, aerogenerators, fuel cells, among others, in order to generate clean energy by means of static converters CC-CC and CC-CA, connected in the electric distribution network, configuring the Distributed Generation. Due to the use of such converters, harmonic disturbances have been introduced in the distribution networks. Thus, the quality of energy has become a matter of paramount importance in the contemporary energy context, such that this thesis presents a study aimed at the development and implementation of an experimental platform of a single-phase Unified Energy Quality Conditioner (UPQC) with active series and parallel power compensation, with a power of 1 kW, capable of minimizing harmonic disturbances in distribution networks. The system performs the suppression of harmonics and the compensation of sags and tensions in electrical networks, besides maintaining the voltage at the regulated load and with a low harmonic distortion rate. In addition, this device performs reactive power compensation and harmonic suppression of the load current, which results in an effective power factor correction. In this sense, the device acts as a universal active filter, performing compensation of the input current, as well as the output voltage. For this purpose, two 5-level ANPC single-phase converters are used, which are the series active filter (FAS), which acts as a sinusoidal current source, and the parallel active filter (FAP), which acts as a sinusoidal voltage source, in that both are controlled in such a way to operate in phase with the mains voltage. In order to perform the harmonic compensations, the reference extraction algorithm, known as Cooperative Compensation based on the Conservative Power Theory, is used.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 (Final).pdf: 65790 bytes, checksum: e733029dada465cd658278f93c2fc5fa (MD5) Previous issue date: 2012-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work introduces a dual unified power quality conditioner (iUPQC) made by two active filters, the series and the parallel. The parallel active filter is voltage controlled, responsible for maintaining the sinusoidal, regulated, balanced and harmonic free load voltage. The series active filter is responsible for draining a sinusoidal and harmonic free current from the utility grid whose current is synchronized with the fundamental component of the voltage utility grid, implying a high power factor. The advantage of this configuration is the use of the sinusoidal references for both active filters. First, the power quality is addressed by discussing the main utility grid distortions and the active solutions for these problems. The characteristics, the power structure definition and the power flow of the iUPQC are then addressed. Next, the high frequency filters of active filters are analyzed and designed, the circuit models are obtained and the iUPQC controllers are designed. The iUPQC simulation is then analysed and, finally, the last chapter is about the prototype developed at the university laboratory, and the analysis of the experimental results which were compared to the IEEE519-1992 standard / Esta Dissertação de Mestrado apresenta um condicionador unificado de qualidade de energia dual (iUPQC) trifásico a quatro fios, controlado analogicamente, composto por dois filtros ativos, o série e o paralelo. O filtro ativo paralelo é controlado em tensão, responsável por manter a tensão da carga senoidal, regulada, equilibra e livre de harmônicos. O filtro ativo série é responsável por drenar da rede de alimentação uma corrente senoidal, com baixa distorção harmônica e em fase com a componente fundamental de tensão da rede, garantindo alto fator de potência. A vantagem desta configuração é a utilização de referências senoidais para ambos os filtros ativos. Inicialmente, a qualidade de energia é abordada, trazendo as principais distorções encontradas na rede elétrica e as soluções ativas para estes problemas. O iUPQC é apresentado, trazendo suas características, a definição de sua estrutura de potência e o fluxo de potência do sistema. Após isto são analisados e projetados os filtros de alta frequência presentes nos filtros ativos, obtidos os modelos do circuito e projetados os controladores do iUPQC. Em seguida a simulação do iUPQC é apresentada e no último capítulo são mostrados os circuito utilizados no protótipo e os resultados experimentais obtidos, os quais são analisados e comparados à norma IEEE 519-1992.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RESUMO - Josue.pdf: 8954 bytes, checksum: 37d4018bcbba745d53a694b1e3fad11b (MD5) Previous issue date: 2009-12-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work shows a unified power quality conditioner based on a digital controlier. Such conditioner is composed of shunt active power filter, to compensate the input une current, and series active power filters to compensate the load voltage. The proposal consist in applying a simple control strategy based on direct comparison the input une current and load voltãge waveforms with sinusoidal references. Initially is presented a study about the active power conditioner characteristics, classification and topologies, foliowing UPQC power structure is explored, as converter definition, aspects for grid connection and analysis and project at passive filters. Afterwards, the mathematicál models are derived, the controllers are defined and simulations are performed. Finaily, the results obtained with UPQC practical tests are shown. / Este trabalho apresenta um condicionador unificado de qualidade de energia (UPQC) controlado digitalmente. Tal condicionador é composto por um filtro ativo paralelo, para compensar a corrente na rede, e um filtro ativo série, para compensara tensão na carga. A proposta consiste em aplicar uma estratégia de controle simples baseada na comparação direta da corrente na rede e tensão na carga com referências senoidas. Inicialmente é apresentado um estudo a respeito das topologias e classificação dos condicionadores de energia, em seguida é explorada a estrutura de potência do UFQC, como definição do conversor, aspectos relacionados à conexão com a rede e anAlise e projeto dos filtros passivos. Posteriormente são obtidos os modelos matemáticos, projetados os controladores e elaboradas simulações para, finalmente apresentar os resultados obtidos com os ensaios do UPQC.