SISTEMA DE CONTROLE CONVENCIONAL COM REDUZIDAS BANDAS PASSANTES

Nesta seção são apresentados os resultados de simulação numérica obtidos para o circuito retificador-inversor na Figura 22 e na Figura 23, utilizando um método de controle convencional. Neste método, o controlador de corrente é o mesmo aplicado aos demais sistemas de controle, e os compensadores das malhas de controle da tensão total e diferencial foram projetados para resultar em frequências de cruzamento de ganho de 6 Hz e 2 Hz, respectivamente.

Na Figura 26 são apresentadas as formas de onda da tensão e da corrente de entrada com meia carga resistiva. Pode-se observar que a corrente de entrada possui um formato aproximadamente senoidal com baixa distorção harmônica. A THD da corrente de entrada é igual à 8 %, onde a THD é calculada desprezando-se o nível CC e considerando os 100 primeiros harmônicos de corrente. Já a Figura 27 mostra as mesmas formas de onda para carga nominal resistiva, resultando em uma THD da corrente de entrada igual à 2 %.

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Figura 26: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensão e corrente de entrada com meia carga resistiva.

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Figura 27: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensão e corrente de entrada com carga nominal resistiva.

A Figura 28 e a Figura 29 mostram as formas de onda das tensões sobre os capacitores do barramento CC ao aplicar, respectivamente, 50% e 100% da carga resistiva nominal. Observa-se que as tensões estão equilibradas e, como os capacitores são submetidos às mesmas condições de carga, as ondulações possuem mesma amplitude e estão defasadas entre si de 180o, resultando em uma tensão total com baixa ondulação para essa condição de carga.

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Figura 28: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensões do barramento CC com meia carga resistiva.

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Figura 29: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensões do barramento CC com carga nominal resistiva.

Para ilustrar a operação do sistema retificador-inversor, a Figura 30 e a Figura 31 apresentam as formas de onda de tensão e corrente na saída com 50% e 100%, respectivamente, da carga nominal resistiva aplicada ao mesmo.

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Figura 30: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensão e corrente de saída com meia carga resistiva.

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Figura 31: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensão e corrente de saída com carga nominal resistiva.

Após avaliar o desempenho em regime permanente, foram aplicados degraus de carga no conversor para avaliar a resposta dinâmica do sistema simulado. A Figura 32 mostra as tensões do barramento CC quando o conversor é submetido a um degrau de 50% para 100% da carga nominal resistiva. Pode-se observar que o sistema de controle garante a regulação das tensões do barramento, porém, a resposta dinâmica é bastante lenta, com tempo de regulação das tensões de barramento maior que 1s.

Figura 32: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensões do barramento CC com a aplicação de um degrau de 50% para

Em uma segunda sequência de simulações, as cargas lineares foram substituídas por cargas não lineares do tipo retificador meia onda, como exposto no início deste capítulo. A Figura 33 e a Figura 34 mostram as formas de onda da tensão e da corrente de entrada com 50% e 100%, respectivamente, da carga não linear nominal ligada ao inversor. Nesses casos, a THD da corrente de entrada é igual à 17% e 11%, respectivamente.

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Figura 33: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensão e corrente de entrada com 50% da carga não linear nominal.

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Figura 34: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensão e corrente de entrada com carga não linear nominal.

A Figura 35 e a Figura 36 apresentam as formas de onda das tensões do barramento CC ao aplicar, respectivamente, 50% e 100% da carga não linear nominal. Verifica-se que as tensões estão equilibradas e que as ondulações apresentam amplitudes diferentes, indicando que os capacitores são submetidos a condições de carga distintas (carga desbalanceada).

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Figura 35: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensões do barramento CC com 50% da carga não linear nominal

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Figura 36: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensões do barramento CC com carga não linear nominal.

A tensão e corrente de saída para 50% e 100% da carga não linear nominal são apresentadas na Figura 37 e na Figura 38, respectivamente. Claramente se observa a não linearidade da carga e a presença de nível CC na corrente, que causa a carga desbalanceada dos capacitores do barramento. Além disso, como o inversor de saída opera em malha aberta, verifica-se uma grande distorção na tensão de saída para esse tipo de carga.

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Figura 37: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensão e corrente de saída com 50% da carga não linear nominal.

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Figura 38: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensão e corrente de saída com carga não linear nominal.

A resposta dinâmica das malhas de tensão pode ser avaliada a partir da Figura 39, que mostra as tensões do barramento CC para um degrau de 50% para 100% da carga não linear nominal. Pode-se observar que o sistema é bastante lento na regulação das tensões do barramento, levando mais que 1s, e, em função disso, ocorrem sobre e subtensões significativas durante o transitório.

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Figura 39: Resultado de simulação com o sistema de controle convencional com reduzidas bandas passantes: Tensões do barramento CC com a aplicação de um degrau de 50% para