Neste capítulo foi apresentada a plataforma experimental empregada. Também foi apresentado o diagrama do circuito a ser desenvolvido, foram mostrados os componentes e equipamentos utilizados na implementação da plataforma, por fim, foram apresenta- dos os resultados obtidos em laboratório sobre o desempenho do gerador de distúrbios proposto.
Pela razão da bancada conter apenas um conversor trifásico, deu-se prioridade à im- plementação experimental da estrutura de controle do inversor. A tensão no barramento de corrente contínua é fornecida pela conversão da tensão alternada da subestação do la- boratório utilizando um retificador não-controlado da bancada, porém o valor da tensão resultante é variável devido ao ripple resultante da retificação. O barramento CC está ligado ao inversor trifásico que gera os sinais de saída para a carga linear que está conec- tada ao inversor por meio do filtro LCL com amortecimento passivo. O controle da tensão de saída do gerador foi realizado utilizando-se as ações conjuntas do controlador PD e do controlador repetitivo modificado. Para a etapa experimental, os controladores tiveram que ser reprojetados a fim de atender à planta de controle configurada pelos componentes do laboratório.
Foram obtidos os resultados experimentais com o gerador de distúrbios operando com a geração de um afundamento de tensão trifásico, com a geração de um elevação de ten- são trifásica e com a introdução de uma componente harmônica em cada uma das fases
do sistema. Assim como nas simulações, os resultados experimentais mostraram-se acei- táveis, visto que as tensões de fase de saída do sistema seguem os seus respectivos sinais de referência. Nos ensaios com afundamento e elevação, observa-se nos gráficos corres- pondentes que há um pequeno erro no valor RMS do sinal de saída e da referência que pode ter sido causado pela tensão variável no barramento CC resultante da técnica de re- tificação empregada. Nos ensaios com harmônicos, pode-se observar que o controlador encontra dificuldade para seguir o sinal de referência, porém observa-se que o sinal de saída contém o componente harmônico desejado.
Conclusões
7.1 Conclusões Gerais
Nesta dissertação foi apresentado um estudo sobre os distúrbios elétricos que afetam sistemas elétricos modernos. Também falou-se sobre a importância desse estudo para a manutenção da qualidade da energia elétrica. Foram apresentados os principais geradores de distúrbios presentes no mercado e em diversos trabalhos, ressaltando o princípio de funcionamento, as vantagens e as desvantagens de cada um.
Foi proposto um gerador de distúrbios elétricos utilizando conversores de potência, obtendo uma topologia que resume-se a um arranjo CA-CC-CA. Com essa configuração é possível reduzir o custo de implementação e as dimensões do sistema, visto que não são necessários grandes transformadores para a conversão de tensão, e é possível empregar uma estratégia de controle no chaveamento dos conversores, possibilitando a geração de sinais com amplitude e duração dentro de uma faixa de valores contínuos. Essa funcio- nalidade não pode ser vista nos geradores de distúrbios, apresentados no capítulo 3 deste trabalho, que fazem o uso de autotransformadores, nos quais a variedade de valores para a amplitude do sinal gerado depende dos enrolamentos disponíveis do autotransformador. A tensão do barramento CC é imposta pelo conversor de tensão ligado à fonte senoi- dal. Para regular a tensão CC utiliza-se uma estratégia de controle em malha dupla na qual o controlador de tensão gera o sinal de referência para o controle da corrente no bar- ramento CA que utiliza o sistema de referências ortogonal girante. O produto do sistema proposto, que são os sinais com distúrbios, são gerados pelo conversor de tensão ligado à carga. O controle desse conversor é realizado pela junção de um controlador PD digital e um controlador repetitivo, que utiliza o princípio do modelo interno para obter erro de rastreamento nulo de sinais de referência periódicos ou para rejeitar distúrbios periódicos. Para validar o funcionamento do gerador de distúrbios proposto, realizou-se simu- lações e ensaios experimentais nos quais procurou-se avaliar a capacidade da ação de
controle repetitivo em rastrear a referência periódica. Na etapa de simulação, a tensão do barramento CC era regulada por um conversor controlado, garantindo o nível de tensão desejado com valor fixo. Os resultados de simulações mostraram-se eficientes em todos os casos, a estratégia de controle adotada consegue eliminar o erro de fase e amplitude para sinais de referência periódicos. Na etapa experimental, a tensão do barramento CC era fornecida pela subestação abrigada do laboratório cuja tensão alternada era convertida para tensão contínua por meio de um retificador de onda completa por ponte de diodos para o funcionamento do sistema. Esse método de retificação não é o mais adequado para a aplicação deste trabalho, pois o sinal resultante dessa conversão apresenta um ripple indesejado. Os resultados experimentais mostraram-se aceitáveis, embora o problema da tensão variável no barramento CC prejudicou o formato da onda do sinal de saída.
O gerador de distúrbios implementado em laboratório trabalha com uma potência má- xima de aproximadamente 1,7 KVA. Este é um dispositivo construído em dimensões redu- zidas para fins de estudo. Em aplicações para altas potências, como o ensaio de geradores eólicos com aproximadamente 2 MVA, deve-se utilizar topologias de conversores mul- tinível ou conversores em paralelo pois são topologias que são capazes de suportar os altos valores de tensão e corrente em seus condutores e de assegurar um baixo conteúdo harmônico (YIN et al., 2012).