Parte 2: Compensadores “Shunt”: SVC: Static Var Compensator

1. Parte 2: • Compensadores “Shunt”: • SVC: Static Var Compensator • Statcom: Static Synchronous Compensator • prof. Porfirio Cabaleiro Cortizo • Grupo de Eletrônica de Potência -GEP • Depto. Engenharia Eletrônica - DELT-UFMG Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 1

2. Características ideais dos compensadores ativos • Do ponto de vista da rede elétrica: • Corrente absorvida da rede elétrica com baixa distorção harmônica total; • Fator de potência de entrada unitário • Do ponto de vista da carga: • Tensão na carga regulada; • Tensão sobre a carga com baixa distorção harmônica total Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 2

3. Conversores empregados nos compensadores ativos • TCR – “Thyristor Controlled Reactor” • TSR – “Thyristor Switched Reactor” • TSC – “Thyristor Switched Capacitor” • SVG – “Static Var Generator” • SVC – “Static Var Compensator” • STATCOM – “Static Synchronous Compensator” Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 3

4. Princípio de funcionamento do filtro ativo paralelo. Gerador – rede c.a. Carga não Linear Compensador estático de reativos Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 4

5. ITCR VTCR VL TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (I) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 5

6. TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (II) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 6

7. TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (III) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 7

8. TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (IV) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 8

9. TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (V) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 9

10. TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (VI) A corrente no indutor do TCR é não senoidal e a análise de Fourier é usada para encontrar a componente fundamental da corrente: Onde b1=0 devido a simetria de onda par e os harmônicos pares não existem devido a simetria de meia onda. Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 10

11. TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (VII) A susceptância do TCR pode ser variada continuamente desde um máximo (BTCR=V/wL) em a=p/2 até um mínimo (BTCR=0 ) em a=180 Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 11

12. TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (VIII) A análise de Fourier mostra que não há harmônicos pares presentes na corrente do TCR: Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 12

13. TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (IX) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 13

14. TCR – “Thyristor Controlled Reactor” - Trifásico (X) TCR a 6 pulsos Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 14

15. TCR – “Thyristor Controlled Reactor” - Trifásico (XI) TCR a 6 pulsos Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 15

16. TCR – “Thyristor Controlled Reactor” - Trifásico (XII) TCR a 12 pulsos Redução dos harmônicos da corrente na rede alternada Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 16

17. TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (XIII) • Características dos TCR • Perdas dependentes do fator de Qualidade do indutor: O fator de Qualidade (Q) varia entre 40 e 100; • Limitação da capacidade de sobrecarga devido a construção dos indutores com núcleo de ar; • Tempo de resposta da ordem de 1,5 a 3 ciclos Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 17

18. XL variável e dependente de a Vca BL mínimo = 0 para a = 180o BL máximo para a = 90o IL TCR – “Thyristor Controlled Reactor” (XIV) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 18

19. TSC – “Thyristor Switched Capacitor” (I) ITSC VTSC VC Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 19

20. TSC – “Thyristor Switched Capacitor” (II) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 20

21. TSC – “Thyristor Switched Capacitor” (III) Vca BC fixo IC Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 21

22. SVC – “Static Var Compensator ” (I) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 22

23. a = 90o a = 180o Vca BC BL ICmax IC ILmax IL SVC – “Static Var Compensator ” (II) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 23

24. SVC – “Static Var Compensator ” (III) Tiristor disparado por pulso elétrico Tiristor disparado por Luz Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 24

25. SVC – “Static Var Compensator” (IV) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 25

26. SVC – “Static Var Compensator ” (V) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 26

27. SVC – “Static Var Compensator ” (VI) Filtros sintonizados e passa-altas Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 27

28. SVC – “Static Var Compensator” (VII) Vt = Vca - XLIq Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 28

29. Sem Compensação Vt Linha de carga 3 VT=Vref Linha de carga 1 Linha de carga 2 Com Compensação IL2 IC2 IC ICmax ILmax IL SVC – “Static Var Compensator” (VIII) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 29

30. SVC – “Static Var Compensator ” (IX) V=Vref – XSL.ISVC XSL varia de 0 a 5% Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 30

31. SVC – “Static Var Compensator ” (X) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 31

32. SVC – “Static Var Compensator” (XI) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 32

33. SVC – “Static Var Compensator ” (XII) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 33

34. SVC – “Static Var Compensator ” (XIII) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 34

35. SVC – “Static Var Compensator” (XIV) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 35

36. SVC – “Static Var Compensator” (XV) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 36

37. SVC – “Static Var Compensator ” (XVI) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 37

38. SVC – “Static Var Compensator ” (XVII) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 38

39. SVC – “Static Var Compensator” (XVIII) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 39

40. Four Legs Capacitor Split Compensador Statcom (I) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 40

41. Ia Ib Ic a,b,0 a,b,c d,q a,b,0 Ia* Ib* Ic* a,b,0 a,b,c d,q a,b,0 Compensador Statcom (II) icomp Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 41

42. Compensador Statcom (III) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 42

43. Carga desequilibrada e Tensão de rede equilibrada. As correntes na rede elétrica são senoidais e equilibradas e o fator de potência é unitário. Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 43

44. Carga e Tensão de rede desequilibradas. As corrente na rede elétrica são senoidais e equilibradas e o fator de potência é unitário. Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 44

45. Carga e Tensão de rede desequilibradas + Harmônicos As corrente na rede elétrica são senoidais e equilibradas e o fator de potência é unitário. Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 45

46. Carga e Tensão de rede desequilibradas + Harmônicos. Limitação da freqüência de chaveamento do inversor. Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 46

47. Sem Compensação Vt Linha de carga 3 VT=Vref Linha de carga 1 Linha de carga 2 Com Compensação IL2 IC2 IC ICmax ILmax IL Compensador Statcom (IV) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 47

48. Compensador Statcom (V) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 48

49. Compensador Statcom (VI) Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 49

50. Compensador Statcom (VII) Controle da tensão no capacitor no barramento cc • Tensão no barramento cc deve ser maior que o valor de pico da tensão fase-neutro da entrada; • Compensador deve absorver uma potência ativa para compensar perdas e controlar tensão no barramento cc. Injeção de corrente ativa : Prof. Porfírio Cabaleiro Cortizo 50