Aplicação de filtro híbrido trifásico baseado no inversor seis-chaves e dois braços para compensação de harmônicos e potência reativa em cargas não-lineares trifásicas e monofásicas

Abstract

A temática da qualidade de energia ganha cada vez mais destaque na atualidade. Os processos de uma indústria ou comércio necessitam de padrões mínimos de fornecimento de energia elétrica, caso contrário suas linhas de produções e valiosas cargas podem ser danificadas, causando prejuízos financeiros consideráveis. Até mesmo os consumidores individuais podem ser afetados por distúrbios que afetam a qualidade de energia, pois é cada vez mais comum, a presença de cargas residenciais sensíveis a mudanças de tensão e corrente de alimentação. Dentre esses distúrbios, destaca-se a distorção harmônica nas formas de onda de tensão e corrente da rede elétrica. Ela é causada pela contaminação de harmônicas produzidas por cargas não-lineares conectadas à rede e gera efeitos danosos ao sistema elétrico. No ambiente industrial, a presença de cargas predominantemente indutivas contribui para o aumento da circulação de potência reativa pela rede elétrica, ocasionando super dimensionamento da potência instalada, perdas por efeito Joule e quedas de tensão. Além do mais, o excesso de energia reativa contribui para redução do fator de potência e pode proporcionar perdas financeiras devido às multas referentes ao baixo fator de potência da instalação. Algumas soluções para mitigar os problemas das harmônicas e da energia reativa são tradicionais. Entretanto, o significativo avanço da eletrônica de potência, alavancado pela tecnologia dos dispositivos semicondutores, possibilitou o surgimento de soluções mais econômicas e eficazes. Uma delas é uso de filtros híbridos de potência para compensar as harmônicas de correntes e a energia reativa demandadas pelas cargas. Neste sentido, é feito um estudo acerca do filtro híbrido de potência baseado no inversor seis-chaves e dois braço a fim de realizar a compensação de harmônicas requeridas por cargas não-lineares, balanceadas ou não. Também é observado o potencial deste filtro híbrido para compensar potência reativa, através da injeção controlada de energia reativa. É desenvolvida uma simulação no Matlab/Simulink para comprovar essa dupla funcionalidade e por meio da montagem do protótipo em laboratório são realizadas medições de um sistema real.