Controle repetitivo complexo baseado em GDSC aplicado a filtro ativo de potência

Abstract

A crescente utilização de cargas não-lineares conectadas à rede elétrica e a difusão de fontes de geração distribuída têm preocupado pesquisadores quanto a qualidade de energia dos sistemas de potência. De fato, problemas como a flutuação da tensão do sistema, o aumento da demanda de potência reativa e a contaminação harmônica podem gerar uma série de consequências indesejadas para rede de transmissão, de distribuição e para os consumidores. Devido a essas consequências, normas nacionais e internacionais atuais contêm requisitos de qualidade de energia que buscam regular o sistema de potência. Nesse contexto, filtros ativos de potência (APFs) em paralelo representam uma solução amplamente utilizada para a atenuação da contaminação harmônica e compensação de potência reativa. O desempenho deste tipo de APF pode ser aprimorado através do aperfeiçoamento do seu sistema de controle. Assim, esta dissertação apresenta um controlador repetitivo (RC) complexo de ordem genérica (nk + m RC), baseado na função inversa do método generalizado de cancelamento por sinal atrasado (generalized delayed signal cancellation – GDSC). Em aplicações trifásicas, este controlador complexo pode ser projetado para controlar componentes harmônicas de sequências positiva e negativa distintas, para isso a ação de controle é calculada a partir do vetor espacial do sinal de erro. Como desdobramento desta pesquisa, foi desenvolvida uma metodologia de projeto para RCs que é fundamentada na avaliação da estabilidade relativa do sistema através das suas função de sensibilidade e margem de fase. Além disso, é apresentada uma estrutura de controle repetitivo elementar que facilita a análise de estabilidade de RCs mais elaborados. As propostas teóricas são validadas através de simulação e experimentos, que utilizam um APF em paralelo com uma rede elétrica trifásica para atenuar a distorção harmônica de corrente decorrente de um retificador a diodos. Finalmente, o controlador proposto e outras três soluções encontradas na literatura são avaliados em uma análise comparativa, a qual mostra que a solução proposta apresenta melhores tempo de resposta e desempenho em regime permanente.