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i-UPQC para Melhoria dos Índices de QEE

em Sistemas Aerogeradores de Velocidade Fixa

Juliana Izabel L. Uchoa, Renato Guerreiro Araujo, Francisco Kleber A. Lima, Carlos G. Castelo Branco

Universidade Federal do Ceará - Centro de Tecnologia - Campus do Pici - Caixa Postal 6001 - CEP 60455-760 - Fortaleza-Ceará

Resumo  Este trabalho apresenta uma nova proposta de

combinar um dispositivo FACTS com a turbina eólica de veloci-dade fixa (FSWT) para melhorar índices de qualiveloci-dade de ener-gias. O dispositivo FACTS aplicado baseia-se na estratégia de controle do Unified Power Quality Conditioner dual - o i-UPQC. A topologia do i-UPQC consiste de dois conversores conectados em back-to back, um deles ligado em série e o outro em paralelo com a rede elétrica. Neste trabalho, o sistema proposto será tes-tado sob condições de afundamento de tensão e na presença de correntes harmônicas. Os resultados das simulações realizadas em PSCAD/EMTDC são apresentados para mostrar que esta abordagem atinge o objetivo proposto de forma satisfatória.

Palavras-chaves  i-UPQC, Turbina eólica de velocidade fixa,

FACTs.

I. INTRODUÇÃO

A energia eólica é a energia proveniente da energia cinéti-ca do vento. Ela é aproveitada desde os tempos remotos em embarcações à vela, moinhos de vento e cata-ventos para bombeamento de água, entre outras funcionalidades. Atual-mente, esta forma de energia tem ganhado espaço na "produ-ção" de energia elétrica através de aerogeradores.

Uma turbina eólica pode ser classificada de diversas for-mas, dentre elas a velocidade do rotor, a posição do eixo e a limitação de potência. Podem estar presentes em pequenos sistemas, alimentando uma pequena carga isoladamente, ou em grandes sistemas, fazendo parte do sistema elétrico de um país.

No Brasil a geração eólica é a fonte que mais cresceu em participação nos leilões desde 2009. Sua participação cres-cente na matriz de energia elétrica resultou de uma combina-ção de fatores relacionados ao cenário externo, ao desenvol-vimento tecnológico e da cadeia produtiva, além de aspectos regulatórios, tributários e financeiros [1].

O crescimento da utilização de energia eólica também é notório no restante do mundo, visto que a energia eólica é proveniente de uma fonte renovável gratuita e que não gera resíduos. A principal desvantagem desta fonte está na impos-sibilidade de controlar os ventos.

No início de 1990 os aerogeradores convencionais instala-dos operavam com velocidade fixa [2]. Os parques eóli-cos com velocidade fixa são geralmente equipados com gera-

Juliana Izabel L. Uchôa, [email protected], Renato Guerreiro Araujo, [email protected], Francisco Kleber A. Lima, [email protected], Carlos G. Castelo Branco, [email protected]

Este trabalho foi parcialmente financiado pelo Conselho Nacional de Desen-volvimento Científico e Tecnológico, através do Projeto No. 486948/2012-9.

dor de indução com rotor em gaiola de esquilo (Squirrel

Ca-ge Induction Machine - SCIM) conectado diretamente à rede,

normalmente, com um soft-starter e um banco de capacitores para reduzir a compensação de energia reativa. Eles são pro-jetados para atingir o máximo de eficiência em uma veloci-dade do vento específica.

A turbina eólica de velocidade fixa tem a vantagem de ser simples, robusta e segura. Além disto, o custo de suas peças elétricas e, assim, de sua manutenção é baixo. Suas desvanta-gens são o consumo incontrolável de potência reativa e o controle da qualidade de energia limitado. Devido à sua ope-ração de velocidade fixa, todas as flutuações da velocidade do vento são transmitidas como flutuações no torque mecâni-co e, em seguida, mecâni-como flutuações na energia elétrica da rede [2]. Apesar da maioria dos geradores instalados atualmente não serem de velocidade constante, muitos aerogeradores com gerador de indução gaiola de esquilo ainda se encontram em funcionamento no mundo, o que justifica o estudo.

II. OAEROGERADOR

Aerogeradores convertem a energia do vento que passa pelas suas pás em energia cinética de rotação. Esta, por sua vez, faz girar um gerador elétrico, que a converte em energia elétrica. Dependendo do tipo de gerador elétrico, pode haver uma caixa de engrenagens entre o eixo da turbina e o eixo do gerador, a qual eleva a velocidade de rotação a um valor ade-quado à operação do gerador.

Os sistemas de conversão de energia eólica que utilizam um gerador de indução com o rotor em gaiola de esquilo ope-ram com velocidade praticamente constante, daí serem cha-mados de sistemas de velocidade fixa. Nestes, o gerador é conectado diretamente à rede elétrica e, assim, a velocidade do rotor é definida pela frequência da rede elétrica, indepen-dente da velocidade do vento inciindepen-dente nas pás.

No entanto, qualquer perturbação que exista na rede elétri-ca reflete-se no comportamento do gerador, assim como per-turbações mecânicas nos geradores refletem-se na rede. Co-mo consequência, oscilações de vento que provoquem oscila-ções mecânicas no rotor do gerador, resultam em variaoscila-ções de potência elétrica injetada na rede, afetando, assim, a quali-dade da energia entregue.

Em Fig.1 está representada a topologia de um sistema de conversão de energia eólica de velocidade constante, com os componentes que, normalmente, o constituem.

O gerador de indução gaiola de esquilo apresenta como principais vantagens a sua simplicidade e robustez quando

~

Fig. 1. Sistema de Velocidade constante.

comparado com outras tecnologias o que se traduz em custo mais baixo. Contudo, este tipo de tecnologia apresenta como principais desvantagens o funcionamento a velocidade cons-tante que não permite uma boa adaptação a diferentes perfis de vento, uma carga mecânica elevada para a maioria dos regimes de vento, a incapacidade de controle da potência ativa e reativa e o fato de a qualidade da energia produzida refletir os efeitos da variabilidade do recurso primário devido à sua incapacidade de armazenar energia cinética.

Tendo em vista os afundamentos de tensão decorrentes das altas correntes de energização, usualmente é necessário utili-zar um dispositivo para minimizá-las. Diferentes conversores de potência podem ser utilizados para a conexão de aerogera-dores. No entanto, o mais comum é o uso de um soft-starter, durante a inicialização, para limitar a corrente de irrupção e, assim, reduzir as perturbações na rede. O princípio de funcio-namento do soft-starter não será apresentado aqui, pois este trabalho não irá abordar o momento de partida do gerador de indução.

A velocidade do vento varia em função do tempo e da altura e pode afetar significativamente a qualidade da energia produzida, dependendo da tecnologia empregada no aeroge-rador.

Quando ocorre uma falha, a tensão e o fluxo concatenado do rotor decaem, consequentemente a potência ativa gerada também cai, enquanto que a potência mecânica não muda e, portanto o gerador acelera. Após a eliminação da falha, o gerador de indução exige mais energia reativa, de modo a permitir que o fluxo concatenado do rotor e tensão se recupe-rem. Assim, a tensão do gerador não volta o seu valor imedia-tamente após a falta e, como consequência, o gerador conti-nua a acelerar. Se a demanda de potência reativa não é aten-dida imediatamente, o comportamento da turbina torna-se instável, devido à grande diferença entre os torques eletro-magnéticos e mecânicos, que podem forçar interrupções no parque eólico.

III. A QUALIDADE DE ENERGIA E O USO DE EQUIPAMENTOS

FACTS

O aumento da capacidade das instalações de geração de energia eólica tem trazido novos desafios para os operadores do sistema de transmissão. Este novo cenário força-os a rever os códigos de rede, normas que regem a operação do sistema elétrico de cada país, que agora incluem requisitos específi-cos relativos à operação de geradores de energia eólica e fa-zendas.

O código de rede brasileiro requer que as plantas eólicas permanecem conectadas à rede durante quedas de tensão cau-sadas por falhas no sistema. Na pior situação, quando a ten-são restante em uma ou mais fases é de cerca de 0,2 pu por até 0,5 segundo, não é permitido ocorrer a desconexão do ponto de acoplamento comum ao sistema. A Fig.2 mostra a curva do código de rede brasileiro junto à curva do código alemão. V (%) t (s) 100 85 90 20 0 0,5 1,0 1,5 3,0 5,0

Brazilian grid code Germany grid code

0,15

Fig. 2. Curvas dos códigos de rede brasileiro e alemão.

Por outro lado, o aumento da utilização de cargas não line-ares por consumidores industriais, comerciais e residenciais, exige das concessionárias de energia elétrica uma atenção maior em relação à qualidade da energia fornecida. A opera-ção destes equipamentos, muitas das vezes compostos por dispositivos eletrônicos, como tiristores e IGBTs, é sensível à perturbações na tensão que os alimenta e ao mesmo tempo, impõem à rede correntes com alto conteúdo harmônico, pro-vocando o surgimento de componentes harmônicos na tensão. Assim, a integração de geradores eólicos com equipamentos FACTS (Flexible AC Transmission Systems) é uma alternati-va para resolver estas questões. Os FACTS consistem em sistemas de transmissão que incorporam controladores de eletrônica de potência e são utilizados para aumentar o con-trole e a capacidade de transferência de energia.

Muitos autores têm discutido a aplicação de controladores FACTS atuando em conjunto com Gerador de Indução Gaio-la de Esquilo, sobretudo para resolver problemas de Afunda-mentos de Tensão de Curta Duração. O STATCOM (Static

Synchronous Compensator) foi a tecnologia mais encontrada

na literatura, seguido do SVC (Static Var Compensator), sen-do encontrasen-dos também trabalhos abordansen-do o uso de UPFC (Unified Power Flow Controller) e UPQC (Unified Power

Quality Conditioner).

Este artigo apresenta uma nova proposta de combinação de dispositivo FACTS com turbina eólica de velocidade fixa para atender às restrições dos códigos de rede. Esta solução irá basear-se na utilização das FSWTs associadas ao i-UPQC (Dual Unified Power Quality Conditioner). O circuito de potência do i-UPQC consiste de dois conversores conectados em configuração back-to-back, um deles ligado em série e o outro ligado em paralelo com a rede. O i-UPQC, caracteriza-se pelas funcionalidades de compensação de harmônicos e desbalanços de tensão e corrente, correção de fator de potên-cia, compensação de flutuação de tensão, regulação de tensão e compensação de Variações de Tensão de Curta Duração - VTCD [3].

A. STATCOM [4]

Os STATCOMs são compensadores paralelos que utili-zam um conversor VSC (Voltage-Source Converter) ligado em paralelo com a rede e que utiliza os conversores para sin-tetizar uma tensão desejada a partir da comparação entre a tensão que se verifica na rede e a tensão de referência que se deseja obter para a rede. É um dispositivo construído para apenas realizar trocas de energia reativa com a rede de forma a colocar as tensões num determinado valor especificado ou a trocar um determinado valor de potência reativa com a rede, por ter uma capacidade limitada de trocar potência ativa com a rede. Pode regular a tensão aos seus terminais através do controle da potência reativa injetada ou absorvida.

A regulação de tensão do STATCOM depende do valor da tensão nos seus terminais. Assim, quando a tensão na rede for baixa, o STATCOM injeta potência reativa e quando a tensão na rede for alta, consume potência reativa da rede.

Um dos problemas da utilização do STATCOM reside na possibilidade de este originar sobretensões causadas pelo atraso na resposta de suas malhas de controle e que provocam a injeção de potência reativa excessiva após a eliminação do curto-circuito quando a tensão volta ao seu valor inicial. Po-rém, devido ao seu benefício perante quedas de tensão abrup-tas que são mais frequentes que as sobretensões que pode originar, é sempre uma solução a considerar para realizar suporte de tensão.

B. SVC [4]

Os SVCs (Thyristor-Controlled Static Var Compensators) são compensadores paralelo que utilizam elementos passivos como indutores e/ou capacitores, além de tiristores, que são utilizados como interruptores dos elementos passivos, e fil-tros de harmônicos. Os SVCs podem operar de forma a reali-zarem controle de potência reativa e suporte de tensão.

Um SVC pode ser constituído por TCR

(Thyristor-Controlled Reactor), TSR (Thyristor-Switch Reactor) e TSC

(Thyristor-Switch Capacitor). A capacidade de potência rea-tiva de um SVC depende da quantidade de TSC e TSR que o constituem.

Uma das características principais de um SVC consiste no fato de a energia reativa máxima disponível depender do quadrado da tensão que se encontra nos terminais de conexão com a rede. Quando em regime permanente, a tensão na rede encontra-se em valores próximos de 1 pu e por isso o SVC consegue contribuir na sua plenitude para o controle de ten-são e potência reativa. Contudo, quando se verificam curtos-circuitos na rede, e consequentemente afundamentos de ten-são, o SVC vê a sua capacidade bastante afetada, pois devido a depender do quadrado da tensão, a capacidade do SVC di-minui significativamente. Este fator, é tanto mais relevante quanto mais grave for o curto-circuito pois quanto maior a queda de tensão menor será a capacidade de resposta do SVC. Este fator constitui a grande desvantagem deste dispo-sitivo no controle de tensão no ponto de ligação à rede.

C. UPFC

O UPFC é capaz de controlar vários parâmetros elétricos, quer individualmente ou simultaneamente, a saber: controle de tensão por meio de compensação shunt, controle de fluxo de potência real, através de injeção de tensão de quadratura e controle de fluxo de potência reativa através de injeção de tensão em fase.

O UPFC originalmente proposto por Gyugyi [5], é com-posto por dois VSCs trifásicos conectados em topologia

back-to-back através de um elo CC. Um dos conversores está

ligado em série com a linha de transmissão através de um transformador e o outro, em paralelo com a linha através de um transformador de derivação. O lado CC dos conversores estão conectados através de um capacitor comum, que forne-ce tensão de corrente contínua à operação do conversor. Caso seja necessário, os VSCs série e paralelo podem operar inde-pendentemente: o VSC paralelo como STATCOM e o VSC série como SSSC (Static Synchronous Series Compensator), ambos controlando exclusivamente as suas potências reativas de forma independente [6].

O UPFC apresenta algumas desvantagens. Uma delas está relacionada ao seu elevado custo. O UPFC convencional também é um equipamento baseado no uso de conversores trifásicos, podendo apresentar desempenho insatisfatório di-ante de situações em que haja desequilíbrio entre as tensões [6].

D. UPQC

O UPQC é um compensador estático série paralelo proje-tado para realizar tanto a compensação dos distúrbios de ten-são provenientes do sistema, evitando que estes afetem uma carga sensível, quanto a compensação das correntes produzi-das por cargas não lineares, evitando que elas introduzam problemas de qualidade de energia no sistema elétrico como: distorções harmônicas, flutuações de tensão, fator de potên-cia.

Figura 3 apresenta uma configuração típica de um com-pensador estático série paralelo, a partir da combinação de um inversor de fonte de tensão série e outro paralelo.

A modelagem mais comum para o UPQC é realizada con-siderando-se a mesma modelagem dos filtros ativos série e paralelo independentes, ou seja, o filtro ativo série é modela-do como uma fonte de tensão controlada e o paralelo como uma fonte de corrente controlada. Desta forma, o objetivo do filtro ativo série é injetar tensões que, somadas com as ten-sões da fonte, fornecem para a carga tenten-sões senoidais livres dos componentes indesejáveis das tensões da fonte. Já o filtro ativo paralelo objetiva injetar, no barramento onde encontra- se conectado, os componentes da corrente da carga que não devem se propagar para o sistema.

Equações (1) e (2) descrevem o princípio de compensação do UPQC. L S CS

V



V



V

i



i



i

E. i-UPQC

Também chamado de UPQC-i ou UPQC Dual, o funcio-namento do i-UPQC é baseado no UPQC. A principal dife-rença entre o i-UPQC e o UPQC é a inversão das variáveis a serem sintetizadas pelos condicionadores série e paralelo. No i-UPQC, o condicionador série deve sintetizar corrente se-noidal ao invés de tensões. O mesmo acontece para o condi-cionador paralelo, que deve sintetizar tensão senoidal ao in-vés de correntes.

Fig. 3. UPQC (Unified Power Quality Conditioner).

A maior vantagem do i-UPQC frente ao UPQC é que, uma vez que o primeiro sintetiza sinais senoidais, ele não injeta tensões e correntes harmônicas na rede, assim, não há com-prometimento, tanto no projeto quanto na operação do equi-pamento, em ter que processar e reproduzir tal fenômeno para que o mesmo seja compensado, isto também diminui o traba-lho do processador [7].

Figura 4 apresenta uma configuração do i-UPQC. Para entender melhor o funcionamento do i-UPQC, pode-se pensá-lo composto por duas fontes senoidais ideais, sendo o com-pensador série uma fonte de corrente e o comcom-pensador parale-lo uma fonte de tensão.

Como o condicionador paralelo é uma fonte de tensão se-noidal ideal, ele obriga que a tensão sobre a carga (que é sua própria tensão) seja senoidal, independente da corrente que circula pelo conversor, ou seja, a corrente do conversor é determinada pelo circuito no qual o conversou está inserido. O controle do condicionador paralelo visa a obtenção das referências das tensões que devem ser sintetizadas pelo con-versor paralelo. Essas tensões devem estar em conformidade com os requisitos da QEE para atendimento das cargas, ou seja, com os distúrbios de tensão dentro dos limites estipula-dos para o nível de tensão do sistema ao qual o i-UPQC será conectado [6].

Como o condicionador série é uma fonte de corrente se-noidal ideal, ele obriga que a corrente da fonte (que é igual a sua própria corrente) seja senoidal e a tensão em seus termi-nais fica dependente apenas do circuito no qual a fonte está inserida. Assim, o controle do conversor série deve obter as referências de corrente que devem ser sintetizadas. Essas cor-rentes são as mesmas que serão drenadas no barramento da

fonte de alimentação e devem estar em conformidade com os requisitos da QEE para distúrbios de corrente, ou seja, imu-nes de conteúdo harmônico elevado e ainda com regulação do fator de potência [7].

Fig. 4. i-UPQC (Unified Power Quality Conditioner - invertido).

Uma vez que a tensão nos terminais do conversor série é imposta pelo sistema, não há importância se esta tensão é ou não desbalanceada e/ou livre de harmônicos. Assim, os des-balanços e as componentes harmônicas filtradas da tensão da fonte ficam sobre o conversor série, de forma que a tensão sobre a carga fique senoidal, livre destes distúrbios. De forma análoga, como a corrente que circula no conversor paralelo depende apenas do sistema ao qual o conversor está inserido, também não há importância se esta corrente é ou não desba-lanceada e/ou livre de harmônicos e, assim, os desbalanços e as componentes harmônicas filtradas da corrente de carga são escoados pelo conversor paralelo, de forma que a corrente da fonte fique senoidal livre de distúrbios.

Equações (4) e (5) descrevem o princípio de compensação desse equipamento e, a partir delas é possível dizer que o i-UPQC realiza uma compensação natural dos distúrbios.

L C S CS

V



V



V



V

S C CP L

i

 

i

i



i

IV. SIMULAÇÃO

A fim de demonstrar o funcionamento do i-UPQC foram simulados dois circuitos. O primeiro com os conversores atu-ando em condições de Afundamento de Tensão de Curta Du-ração e o segundo em condições de correntes distorcidas. Ambas as simulações foram implementadas no software PSCAD/EMTDC, contendo um Gerador de Indução de Gaio-la de Esquilo acopGaio-lado a um turbina sobre a qual incide um vento de velocidade variável. Os dados do sistema podem ser vistos na Tabela I.

A. Caso I

Na primeira simulação, o Gerador de Indução Gaiola de Esquilo com as características acima é conectado à rede atra-vés de um i-UPQC. Ao gerador de Indução é aplicado um torque variável, conforme Fig. 6. Em t = 2 segundos ocorre um curto-circuito trifase-terra, no PCC, levando sua tensão para aproximadamente 10% do seu valor nominal. O afun-damento de tensão é sanado em t = 2,5 segundos, voltando o circuito às condições iniciais.

TABELA I.ESPECIFICAÇÃO DO MODELO SIMULADO.

Parâmetros do Gerador de Indução Valores

Potência nominal 2,0 MVA

Tensão nominal do estator 13,8 kV

Frequência nominal do estator 60 Hz

Resistência do estator 1,238 

Resistência do rotor 1,543 

Indutância de dispersão do estator 19,45 mH

Indutância de dispersão rotor 19,45 mH

Indutância de magnetização 752,7 mH

Relação de espiras 1

Pares de polos 2

Conversores de Potência Valores

Potência nominal 1,2 MVA

Tensão nominal 13,8 kV

Rede Valores

Tensão nominal 13,8 kV

Indutância da linha 10,0 mH

Resistência da linha 300,0 m

Potência de curto-circuito 50,0 MVA

Figura 5 representa o sistema simulado e Fig.6 mostra que as variações no torque do gerador, acarretam em variações na tensão fornecida pela máquina, mas estas não são propagadas para o PCC devido à presença do i-UPQC.

A atuação do i-UPQC durante a ocorrência de um afunda-mento de tensão no PCC é mostrada na Fig. 7 e Fig, 8. A Fig. 7 mostra as correntes da fonte e do conversor paralelo. Nela é possível observar que a corrente da fonte não sofre alteração, apesar da presença do afundamento de tensão. O mesmo pode-se dizer sobre a tensão da fonte, que se mantém inalterada durante todo o tempo, conforme mostrado na Fig. 8, o que evidencia também a capacidade do sistema de atender aos requisitos do código de rede brasileiro.

Para efeitos de comparação do desempenho do sistema, o valor agregado (coletivo) da corrente do gerador foi calcula do com e sem a presença do i-UPQC e o resultado pode ser observado na Fig.9.

B. Caso II

Na segunda simulação, o mesmo Gerador de Indução Gaiola de Esquilo do caso I, é conectado ao PCC através de um i-UPQC. Em t = 3 segundos uma carga RL com fator de potência igual a 0,8 é conectada ao PCC e, em t = 3,5 segun-dos, é conectada uma fonte chaveada. Ao PCC também está conectada uma barra de tensão infinita conforme representa-ção do circuito na Fig.10.

Fig. 5. Caso I - PCC submetido a afundamento de tensão).

0.8 0.9 1 T o rque [ pu] -12 -6 0 6 12 T e ns ão n o e s ta to r [k V ] 0.5 1 1.5 2 -12 -6 0 6 12 Tempo [s] T ens ã o no P CC [k V ]

Fig. 6. Torque de entrada no gerador, tensão no estator e tensão no PCC.

1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 Tempo [s] C o rr ent e na fa s e ´a ` [k A ] 2 2,2 2,4 2.06 2.08 2.1 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 2.5 2.52 2.54 2.56 2.58 2.6 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 Ifonte Icp

Início do afundamento de tensão Fim do afundamento de tensão

Fig. 7. Corrente na fonte e no conversor paralelo.

1.9 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 -15 -7.5 0 7.5 15 Tempo [s] Tens ão na fa s e ´ a ` [k V ] 1.98 1.99 2 2.01 2.02 2.03 -15 -10 -5 0 5 10 15 2.48 2.49 2.5 2.51 2.52 2.53 -15 -10 -5 0 5 10 15 Vpcc Vcs Vfonte

Início do afundamento de tensão Fim do afundamento de tensão

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Tempo [s] V a lo r ag re gad o d a c o rre nt e [ k A ] Com o i-UPQC Sem o i-UPQC

Fig. 9. Valor coletivo das correntes do gerador com e sem o i-UPQC.

Fig. 10. Caso II - PCC submetido a afundamento de tensão).

As correntes da fonte (

I

I

I

que a corrente no conversor paralelo passa por alterações no instante de conexão das duas cargas. Sendo que após t=3,5 segundos a corrente do conversor paralelo possui componen-tes harmônicas tais que somadas com as componencomponen-tes har-mônicas da carga, anulam as componentes harhar-mônicas da corrente da fonte, ficando a última, livre de distorções. As-sim, a corrente da fonte se mantém inalterada mesmo com a conexão das cargas.

2.95 3 3.05 3.15 3.25 3.35 3.45 3.5 3.55 -0.25 -0.125 0 0.125 0.25 Tempo [s] C o rr e n te s n a fa s e ´ a ` [k A ] 2,97 2,99 3,01 3,03 -0.25 -0.125 0 0.125 0.25 3,47 3,49 3,51 3,53 -0.25 -0.125 0 0.125 0.25 Icarga Icp Ifonte

Fig. 11. Corrente na fonte, no conversor paralelo e na carga.

Através da Fig.12 pode-se observar que, assim como a corrente da fonte, a tensão da fonte se mantém inalterada durante todo o tempo. Os gráficos apresentados mostram que o i-UPQC possui um desempenho satisfatório no que diz res-peito à Qualidade de Energia.

2.95 3 3.05 3.15 3.25 3.35 3.45 3.5 3.55 -15 -7.5 0 7.5 15 15 Tempo [s] T ens ão na fa s e ´ a ` [k V ] 2.97 2.99 3.01 3.03 -15 -7.5 0 7.5 15 Vpcc Vserie Vfonte 3.47 3.49 3.51 3.53 -15 -7.5 0 7.5 15

Fig. 12. Tensões no PCC, no conversor série e na fonte.

V. CONCLUSÃO

O aumento na utilização de energias renováveis exige maiores esforços dos operadores do sistema para garantir que a energia entregue ao consumidor seja de qualidade.

A aplicação de i-UPQC em condições de afundamento de tensão e na presença de correntes distorcidas foi investigada neste estudo. O i-UPQC mostrou-se uma solução para a inte-gração de Sistemas eólicos de velocidade fixa, uma vez que atuou de forma a eliminar problemas de qualidade de energia tanto da carga, quanto da fonte.

Durante operação normal, o i-UPQC atuou de forma a não propagar as variações de velocidade do vento para a ten-são fornecida.

Quando uma queda de tensão ocorreu devido a uma falha do lado da rede, o i-UPQC atuou para manter a tensão na fonte constante e, assim, evitou aumento na velocidade no rotor do gerador de indução.

REFERÊNCIAS

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Wiley & Sons, 2005

[3] Fernandes, Rodrigo Martins. 2008. Condicionador Universal de Ener-gia (Upqc) Com EstratéEner-gia de Controle Invertida. Tese de Doutora-do,UFRJ/COPPE. Rio de Janeiro : s.n., 2012

[4] Carvalho, Pedro André Duarte De. 2011. Avaliação do Contributo de Dispositivos do tipo STATCOM para o Aumento da Segurança em Re-des de Transporte com Elevados Níveis de Integração de Produção Eó-lica. Dissertação de Mestrado, FEUP. Porto/Portugal : s.n., 2011. [5] [14] HINGORANI, N. G., GYUGYI, L. Understanding FACTS:

Con-cepts and technology of Flexible AC Transmission Systems. 1st ed. New York, IEEE Press, 2000.

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[7] França, Bruno Wanderley. 2012. Desenvolvimento de Um Condicio-nador Universal de Energia com Topologia Invertida (iUPQC). Disser-tação de Mestrado, UFRJ/COPPE. Rio de Janeiro : s.n., 2012