Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-19Bitstream added on 2014-06-13T20:48:01Z : No. of bitstreams: 1 arbex_cjn_me_bauru.pdf: 913801 bytes, checksum: d07afb491bb762699a6e8c708405c758 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta um estudo de aplicação da Teoria de Potência Conservativa (CPT) na geração da referência para um filtro ativo de potência paralelo (FAP), a fim de promover a compensação de distúrbios de corrente em um sistema elétrico trifásico a três fios. Apresenta, também, um resumo de algumas das principais teorias de potência utilizadas na análise de sistemas elétricos com formas de onda não senoidais e desequilibradas, especialmente aquelas úteis para o controle de filtros ativos. Atenção especial foi dada para a teoria CPT que, além de ser uma proposta recente, permite selecionar o distúrbio a ser compensado pelo filtro ativo paralelo, bastando definir sua referência a partir das parcelas de corrente da CPT. Neste trabalho também foi proposta uma metodologia de projeto para filtros ativos paralelo, a qual é baseada na análise da carga através da CPT e em função da compensação seletiva de distúrbios. Dessa forma é possível estudar a viabilidade econômica de um dado filtro ativo paralelo escolhendo a parcela de corrente mais adequada a ser compensada, obviamente, dentro de uma determinada configuração de carga. Outro ponto destacado no trabalho foi a introdução de uma nova definição de fator de potência, proposta pela CPT e que, além de reativos, também considera os efeitos dos desequilíbrios e das distorções no sistema elétrico. Com base nesta nova definição, percebe-se a necessidade de uma revisão dos valores de referência definidos pelas normas atuais para o fator de potência. A validação dos estudos e do uso da CPT no controle do filtro ativo paralelo foi feita através de simulações computacionais no software PSIM / This work presents an application study of the Conservative Power Theory (CPT) in the generation of control reference for a Parallel Active Power Filter (PAF), in order to compensate current disturbances in a Three-phase three-wite electrical power system. Some of the most important power teories find in literature have also been summarized, especially those related to active filter controlling techniques. Special attention was given for the CPT, since is a recent proposal and it allows the selection of the disturbance to be compensated through the definition of different control references using different CPT current parcels. An alternative methodology has also been proposed tot the design of the parallel active power filter, which is based on the analysis of the load by means of the CPT current decomposition and according to a previously defined selective compensating strategy. Therefore, it is possible to analyze the economic viability of the active power filter implementation if choosing the most important disturbance to be compensated, obvioulsly assuming a specific load configuration. Other important contribution was the discussion of a new power factor definition (proposed by the CPT), which considers not only the load reactive behavior, but also the effects of current unbalances and distortions on the efficiency of the power circuit. Based on this new definition, we observe the necessity of revising the normalized referential values in order to ensure a proper accountability or revenue metering methodology. Finally, the theoretical studies and the CPT application for controlling a parallel active filter were validated by means of computational simulations using PSIM software

Orientador: Fernando Pinhabel Marafão / Banca: Claudionor Francisco do Nascimento / Banca: Paulo José Amaral Serni / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo de aplicação da Teoria de Potência Conservativa (CPT) na geração da referência para um filtro ativo de potência paralelo (FAP), a fim de promover a compensação de distúrbios de corrente em um sistema elétrico trifásico a três fios. Apresenta, também, um resumo de algumas das principais teorias de potência utilizadas na análise de sistemas elétricos com formas de onda não senoidais e desequilibradas, especialmente aquelas úteis para o controle de filtros ativos. Atenção especial foi dada para a teoria CPT que, além de ser uma proposta recente, permite selecionar o distúrbio a ser compensado pelo filtro ativo paralelo, bastando definir sua referência a partir das parcelas de corrente da CPT. Neste trabalho também foi proposta uma metodologia de projeto para filtros ativos paralelo, a qual é baseada na análise da carga através da CPT e em função da compensação seletiva de distúrbios. Dessa forma é possível estudar a viabilidade econômica de um dado filtro ativo paralelo escolhendo a parcela de corrente mais adequada a ser compensada, obviamente, dentro de uma determinada configuração de carga. Outro ponto destacado no trabalho foi a introdução de uma nova definição de fator de potência, proposta pela CPT e que, além de reativos, também considera os efeitos dos desequilíbrios e das distorções no sistema elétrico. Com base nesta nova definição, percebe-se a necessidade de uma revisão dos valores de referência definidos pelas normas atuais para o fator de potência. A validação dos estudos e do uso da CPT no controle do filtro ativo paralelo foi feita através de simulações computacionais no software PSIM / Abstract: This work presents an application study of the Conservative Power Theory (CPT) in the generation of control reference for a Parallel Active Power Filter (PAF), in order to compensate current disturbances in a Three-phase three-wite electrical power system. Some of the most important power teories find in literature have also been summarized, especially those related to active filter controlling techniques. Special attention was given for the CPT, since is a recent proposal and it allows the selection of the disturbance to be compensated through the definition of different control references using different CPT current parcels. An alternative methodology has also been proposed tot the design of the parallel active power filter, which is based on the analysis of the load by means of the CPT current decomposition and according to a previously defined selective compensating strategy. Therefore, it is possible to analyze the economic viability of the active power filter implementation if choosing the most important disturbance to be compensated, obvioulsly assuming a specific load configuration. Other important contribution was the discussion of a new power factor definition (proposed by the CPT), which considers not only the load reactive behavior, but also the effects of current unbalances and distortions on the efficiency of the power circuit. Based on this new definition, we observe the necessity of revising the normalized referential values in order to ensure a proper accountability or revenue metering methodology. Finally, the theoretical studies and the CPT application for controlling a parallel active filter were validated by means of computational simulations using PSIM software / Mestre

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Resumo: Nesta tese é apresentado o desenvolvimento inédito de um equipamento de medição de parâmetros de qualidade de energia elétrica embarcado em um dispositivo FPGA, incorporando funcionalidades que o caraterizam como medidor inteligente. Dessa forma, obteve-se uma plataforma capaz de realizar monitoramento e verificação, em tempo real, do comportamento de sistemas de energia elétrica quando estes operam em condições de desequilíbrio, desbalanços, assimetria nos ângulos de defasagem e presença de componentes harmônicas, impostas pelo comportamento das cargas e/ou pelas tensões de alimentação do sistema. Para isso, foram empregadas as metodologias de cálculos de potência definidas pelo padrão IEEE 1459-2010 e a Teoria da Potência Conservativa. Técnicas de processamento digital de sinais são aplicadas para a descrição dos módulos de sincronismo e janelamento, baseados na norma NBR-IEC-61000-4-30:2010, assim como filtros digitais e deslocadores de fase adaptativos para a extração das componentes fundamentais e componentes fundamentais de sequência positiva. Adicionalmente, são detalhados todos os estágios relacionados com o condicionamento e amostragem dos sinais elétricos, cálculos de potência, cálculo de harmônicos, interface de usuário, acesso aos dados e comando para desconexão/religamento de cargas remotas. Os resultados experimentais obtidos em um sistema trifásico a 4 fios, para diferentes cenários de operação, incluindo a presença de elementos de geração distribuída, evidenci... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this thesis, the development of a novel power quality equipment embedded in an FPGA device, incorporating smart-metering features, is presented. Thus, a platform capable of real-time monitoring and verification of power systems operating under sinusoidal, non-sinusoidal, balanced and / or unbalanced conditions, was obtained. For this purpose, power calculation methods defined by both the IEEE 1459-2010 standard and the Conservative Power Theory (CPT) are reviewed and implemented. Based on NBR-IEC-61000-4-30: 2010 standards, digital signal processing techniques for the synchronization and windowing tasks, as well as, adaptive digital filters and adaptive phase shifters for obtaining the extraction of fundamental components as well as the positive-sequence fundamental components, are applied. Likewise, the complete developed stages regarding conditioning and sampling of electrical signals, power calculations, harmonic component calculations, graphical user interface, remote data access, and disconnection/reconnection commands for remote loads, are detailed. The experimental results obtained from a three-phase 4-wire system, under several operations scenarios, including the presence of distributed generation (DG) elements, highlight the advantages of the implemented methodologies, when compared with commercial power quality analyzers, which use traditional definitions of power quantities. / Doutor