CEP operando apenas como IEP

Se a carga local está desconectada do PAC, o sistema se comporta como uma IEP conven- cional, a qual realiza apenas a injeção de energia na rede, pois não existem distúrbios para serem compensados. A Figura 3.16(a) e a Figura 3.16(b) mostram as formas de onda da corrente e da tensão no PAC, bem como o espectro destas ondas quando utilizada a estratégia de síntese de car- ga resistiva (SCR), a qual foi usada nos testes realizados nas subseções anteriores. Nota-se que, a forma de onda da corrente é semelhante à forma de onda da tensão no PAC. Através da Figura 3.16(a) se percebe que as harmônicas da corrente pela rede mantêm a mesma proporção das har- mônicas da tensão do PAC.

Figura 3.16 - Forma de onda e espectro harmônico da tensão no PAC e corrente pela rede para CEP operando apenas como IEP: (a) e (b) corrente sintetizada segundo a SCR; (c) e (d) corrente sintetizada segundo a SCS.

Ao analisar o espectro da corrente, tanto considerando SCR quanto SCS, nota-se que a par- tir da 13ª harmônica, a amplitude das harmônicas aumenta. Este comportamento se deve às carac- terísticas do controlador de corrente do tipo proporcional ressonante harmônico que, para frequên- cias elevadas, passa a apresentar desvio de fase considerável, prejudicando a compensação.

Conforme medidas mostradas na Tabela 3.3, nota-se que a DHT da tensão no PAC é de aproximadamente 3,7%, enquanto a DHT da corrente pela rede é de 4,2%. Apesar de estar dentro dos limites estabelecidos por normas e recomendações de QEE para sistemas de geração distribuí- da, a DHT da corrente pode ser melhorada se injeção de potência ocorrer de acordo com a síntese de corrente senoidal (SCS). A Figura 3.16(c) e a Figura 3.16(d) mostram o espectro e as formas de onda da tensão no PAC e da corrente pela rede quando a SCS é usada para injetar na rede a ener- gia oriunda da FLE. A DHT da tensão se mantém no valor de 3,7%. Porém, a DHT da corrente pela rede diminui para 1,6%. Isto ocorre, pois, a corrente tem forma de onda praticamente senoi- dal. As harmônicas da tensão não estão presentes na corrente, conforme se nota na Figura 3.16(c). Tabela 3.3 – Medidas do sistema para CEP operando apenas como IEP (sem carga local) considerando SCR e

SCS.

SCR SCS

Parâmetro Valor Parâmetro Valor

Pg[W] -787,9 Pg[W] -795,4

Qg[VAR] 9 Qg[VAR] 16

Ag[VA] 788,1 Sg[VA] 796

Dg[VA] 15 Dg[VA] 26

PCEP[W] 788,3 PCEP[W] 795,8

QCEP[VAR] 9 QCEP[VAR] 16

ACEP[VA] 788,6 SCEP[VA] 796,5

VPAC[V] 132,89 VPAC[V] 133,39 V1PAC[V] 132,76 V1PAC[V] 133,3 IG[A] 5,93 IG[A] 5,98 IG1 [A] 5,92 IG1 [A] 5,98 IF[A] 5,93 IF[A] 5,98 DHT VPAC [%] 3,7 THD VPAC [%] 3,7 DHT IG[%] 4,2 THD IG[%] 1,6 λ_G 0,9997 λ_G 0,9991

Portanto, dependendo do montante de distorção da tensão, pode-se usar tanto a SCR quan- to a SCS para injeção de energia na rede. Caso a tensão apresente distorção considerável, pode-se optar por utilizar a SCS para diminuir a distorção da corrente. Por exemplo, se a distorção da ten- são fosse maior que 5%, as normas de QEE somente seriam respeitadas se fosse usada a SCS. Ca- so contrário, em consequência da distorção da tensão, a distorção da corrente seria maior que 5%, violando as normas e recomendações de QEE.

Considerando a utilização da SCS para injeção de energia na rede, o desempenho do con- versor é similar ao desempenho obtido quando são usadas IEPs convencionais, como em [55, 56, 58], cujos valores da DHT da corrente pela rede são 2%, 4% e 1,4%, respectivamente. Os resulta- dos obtidos usando a SCR são condizentes com os resultados da SCS. Do ponto de vista do fator de potência da rede, as duas técnicas apresentam resultados equivalentes, uma vez que a rede apre- senta baixa distorção de tensão.

3.5 CONCLUSÃO

Neste capítulo foi explorada a possibilidade de usar um CEP para realizar a compensação seletiva de distúrbios de QEE impostos pela carga e injetar na rede a energia gerada por uma fonte local. Através da CPT, a corrente da carga é decomposta em componentes ortogonais relacionadas a cada tipo de distúrbio causado pela carga. Tais componentes podem ser supridas pelo CEP evi- tando que reativos ou harmônicas circulem pela rede. A compensação dos distúrbios pode ser rea- lizada simultaneamente à injeção de energia da fonte local. Os resultados experimentais mostram que a operação multifuncional do CEP pode ser realizada sem prejuízo à injeção de energia ou à compensação de distúrbios, desde que o CEP tenha capacidade para operar com os níveis de po- tência e corrente que acompanham a operação multifuncional.

A corrente pela rede pode ser ajustada para apresentar forma de onda senoidal, caracteri- zando a estratégia de síntese de corrente senoidal (SCS) ou pode ser ajustada para apresentar for- ma de onda igual a da tensão no PAC, caracterizando a síntese de carga resistiva (SCR). Os testes experimentais foram realizados considerando a SCR, pois esta estratégia, do ponto de vista da rede, permite obtenção de fator de potência unitário e, conforme [102], aumenta o amortecimento do sistema contra ressonâncias e oscilações. Porém, as duas estratégias foram analisadas para o

caso em que o CEP é utilizado apenas para injetar energia na rede. Os resultados obtidos para a DHT da tensão e corrente no PAC indicam que, para uma distorção relativamente baixa da tensão da rede, as duas estratégias conduzem a distorções aceitáveis na corrente pela rede. Porém, a SCS pode ser utilizada para minimizar a distorção da corrente.

Mesmo considerando a operação multifuncional do CEP, quando a compensação total de distúrbios foi realizada, o fator de potência resultou praticamente unitário e a corrente resultante pela rede apresentou baixa distorção, respeitando recomendações e normas para geração distribuí- da, tais como IEEE 1547, IEC 61727 e IEC 61000-3-2.

No entanto, para respeitar a potência nominal para a qual o conversor foi projetado podem ocorrer situações em que não seja possível realizar a compensação total de distúrbios e ao mesmo tempo injetar potência ativa na rede. Apesar de ser possível obter componentes ortogonais de compensação, que desacoplam os distúrbios referentes a carga, pode não ser suficiente deixar de compensar outro distúrbio para se operar dentro da capacidade do conversor. Por isso, apesar de interessante, a estratégia de compensação seletiva usada neste capítulo não permite explorar a má- xima capacidade do CEP.

Se a menor parcela de potência indesejada demandada pela carga, seja potência residual ou reativa, for maior que a capacidade não usada pelo CEP para injetar potência, não será possível compensar distúrbio algum. Assim, a capacidade residual do CEP, mesmo que pequena, não pode ser aproveitada para melhorar os indicadores de QEE no PAC.

Portanto, torna-se necessário incluir algum grau de flexibilidade na geração das referências de compensação da corrente. Tal flexibilidade é estudada no próximo capítulo.

4 ESTRATÉGIA FLEXÍVEL DE COMPENSAÇÃO DE DISTÚRBIOS

A abordagem adotada no Capítulo 3 para realizar a compensação seletiva de distúrbios é baseada na identificação e posterior compensação total da componente de corrente ( _q) relacionada à potência reativa ( ) demandada pela carga. O mesmo ocorre com na identificação e compensa- ção total da corrente ( ), a qual está relacionada ao conteúdo harmônico da corrente drenada pela carga. Sendo assim, esta estratégia permite a compensação parcial de distúrbios pela seleção da componente de corrente a ser compensada. Porém, uma vez escolhida a componente de compen- sação (corrente void ou corrente reativa), esta deve ser totalmente compensada. Logo o inversor deve ser capaz de suprir toda a potência relacionada à corrente de compensação.

Se a menor parcela de potência indesejada demandada pela carga, seja potência residual ou reativa, for maior que a capacidade não usada pelo CEP para injetar potência, não será possível compensar plenamente distúrbio algum. Nesta seção é proposta uma nova estratégia para geração das referências de compensação, a qual leva em consideração a capacidade nominal do conversor. Assim, o nível de compensação é aumentado até que seja atingido o limite de potência do conver- sor.

Para casos em que a potência relacionada aos distúrbios é maior que a potência nominal do conversor, os distúrbios serão minimizados, porém, não serão completamente eliminados. Outra característica da estratégia de compensação flexível é que, caso se faça a compensação com base no fator de potência, não é feita distinção entre o tipo de distúrbio, isto é, tanto distúrbios relacio- nados à energia reativa (potência reativa) quanto distúrbios relacionados à potência residual são compensados simultaneamente, até que seja atingido o limite de potência do conversor.

Logo, caso o conversor apresente potência suficiente, a corrente que circula pela rede, quando aplicada esta técnica, terá forma de onda igual à forma de onda da tensão no ponto de aco- plamento. Porém, se a capacidade de potência do conversor for menor que a potência requerida para realizar a compensação total, a corrente que circula pela rede apresentará algum resíduo de corrente reativa e algum resíduo da corrente residual drenada pela carga local.