Aqui é executada a simulação de operação real do DVR, onde é gerado um afundamento na tensão de linha para que o DVR injete a tensão de compensação. Conforme informado anteriormente, o objetivo deste trabalho não abrange o algoritmo de geração de sinal de referência para o DVR. Sendo assim, a estratégia apresentada em [33] é adotada para a geração do sinal de referência e o PLL monofásico utilizado nessa estratégia é apresentado em [34] e [35] com ajuste apresentado em [34]. A Figura 5.6 apresenta o diagrama de blocos do algoritmo utilizado para detecção do afundamento e geração de referência para o DVR.
Figura 5.6 - Diagrama de blocos do algoritmo de geração de referência.
FMM1 PI 1/s cos sen X PLL MONOFÁSICO GERADOR DE REFERÊNCIA VREDE FMM2 2 FPB X + - X VREF v_pll_cos
117
Na Figura 5.6, o bloco PLL entrega o sinal de saída v_ pll_cos, que possui amplitude unitária e fase e frequência iguais às da tensão da rede VREDE. O sinal
cos _ _ pll
v é então multiplicado por VREDE, gerando assim um sinal positivo com
frequência duas vezes maior que a frequência da rede. É extraído o valor médio desse sinal através do emprego de um filtro de média móvel (bloco FMM2). O sinal de saída do bloco FMM2 é um valor constante de magnitude igual a VREDE 2. Dessa forma o sinal de entrada do filtro passa-baixa lento (FPB) é o valor da amplitude da tensão
REDE
V . A saída do filtro FPB é o sinal fpb_out, que nada mais é que a mesma
amplitude de VREDE (a diferença agora é que o sinal fpb_out depende da dinâmica do filtro FPB). O sinal fpb_out é então multiplicado pelo sinal v_ pll_cos para se obter
um sinal puramente senoidal com fase, frequência e amplitude iguais aos da tensão da VREDE antes do afundamento (ou elevação) de tensão. Esse sinal é chamado de
falta pre
v_ _ . É interessante notar que o filtro FPB possui uma resposta bem lenta
aqui, fazendo com que mesmo em um afundamento na tensão VREDE (por alguns
ciclos) o sinal v_ pre_ falta se mantém constante. Por último, é feito uma comparação
entre os sinais v_ pre_ falta e VREDE, onde a diferença é a própria tensão de referência REF
V para o DVR.
A simulação da operação do DVR com carga linear visa verificar o erro de tensão provocado pelo distúrbio na frequência fundamental (fREDE 60Hz).
Nesta simulação o DVR é conectado na tensão da rede VREDE através do circuito
do "GERADOR DE AFUNDAMENTO" (Figura 5.4). É utilizada uma carga RL com resistência RL 33,4 e indutância de LL 64,6mH. A tensão da rede é de 127 VRMS. É gerado na simulação um afundamento de 40% de VREDE (tensão residual na carga de 60% de VREDE).
A simulação que inclui o transitório é apresentada na Figura 5.7. O afundamento de tensão ocorre no instante t 10,176s (destacado pela linha tracejada). Já a Figura
5.8 apresenta os sinais já acomodados (em regime) da tensão de referência VREF, da
118 A Tabela 5.6 resume os valores de tensão de referência VREF, tensão de saída DVR
V , tensão de erro Eh e corrente de carga I obtidos em simulação. L
Figura 5.7 - Resultados de simulação com transitório da operação do DVR com carga linear.
Fonte: Produção do próprio autor.
Figura 5.8 - Resultados de simulação em regime da operação do DVR com carga linear.
Fonte: Produção do próprio autor.
119 Tabela 5.6 - Resultados de simulação para operação do DVR com carga linear.
REF
V [VRMS] VDVR [VRMS] Eh1 [VRMS] IL[ARMS]
Resultados 53,339 52,110 1,177 3,090
O erro total da tensão na frequência fundamental (h1) é calculado conforme
equação (5.3), e o valor obtido é de Eh1 2,207%.
Aqui é interessante notar que o erro total de tensão (na frequência fundamental) é causado por duas parcelas: i) devido ao erro de rastreamento e ii) devido ao distúrbio na frequência fundamental. O projeto especifica um erro de rastreamento máximo de 5% (r 5%), e um erro máximo devido ao distúrbio na frequência fundamental de 1% (1 p.u. de I na frequência fundamental gera 0,01 p.u. de L Eh1) Dessa forma, o máximo erro de tensão admissível na frequência fundamental é de 6%. Verifica-se então que o valor obtido na simulação para o erro de tensão Eh1 2,207% na
frequência fundamental é significativamente menor que os 6% de erro máximo especificado em projeto
Além disso, através da análise da Tabela 5.5 verifica-se que o erro de rastreamento na frequência fundamental é da ordem de 1,58%, o que sugere que o distúrbio se encarrega pelo restante do erro de tensão. Nessa linha de raciocínio, a contribuição do distúrbio para o erro de tensão pode ser calculado conforme equação (5.4). 100 580 , 1 [%] 1 1 _ h REF h d E V E , (5.4)
onde Ed_h1 é o valor do erro de tensão devido somente ao distúrbio na frequência
fundamental, e Eh1[%] é o valor em percentual de erro total de tensão na frequência fundamental obtido na simulação com carga linear.
A partir daí, é possível calcular o valor de d_h1 para o resultado obtido em
simulação e verificar se o resultado está conforme definido em projeto. Esse cálculo é feito conforme (4.16), para h1, onde os valores de IL_h e Eh e são os valores obtidos
120 respectivamente). O resultado do cálculo de d_h1 para simulação da operação do
DVR com carga linear é apresentado na Tabela 5.7 (terceira coluna).
Tabela 5.7 - Valor de d_h1 obtido com simulação de operação com carga linear.
L
I [ARMS] Ed_h1 [VRMS] d_h1 simulado [Ω] d_h1 especificado
10[Ω]
3,090 0,334 0,108 0,22
Conforme discutido no capítulo 4 (seção 4.1.2.2) o valor de d_h corresponde ao ganho da função de transferência da corrente de carga para o erro de tensão. Essa afirmação pode ser verificada pela equação (4.16).
A partir da análise da Tabela 5.7, verifica-se que o controlador proposto atende às especificações de desempenho na frequência fundamental, haja visto que o valor de d_h1 obtido em simulação é menor que o valor especificado em projeto, garantindo
assim o desempenho requerido com relação à rejeição de distúrbio na frequência fundamental.