Melhorias no condicionador universal de qualidade de energia com estratégia de controle invertida

Abstract

O desenvolvimento crescente da eletrônica de potência tem provocado a penetração de cargas não lineares no sistema elétrico em quantidades cada vez maiores. Isso tem ocasionado a degradação progressiva da qualidade da energia dos sistemas elétricos. Por outro lado, todo esse avanço possibilitou o crescimento massivo das fontes de geração distribuída, proporcionando a ampliação da energia renovável na matriz energética. Tendo em vista os distúrbios na qualidade de energia elétrica, diversos condicionadores de energia foram desenvolvidos ao longo das últimas décadas. Recentemente, o condicionador universal de qualidade de energia (UPQC) tem recebido reconhecido destaque, tendo em vista a sua capacidade de lidar com distúrbios de tensão e corrente simultaneamente. Assim, esse condicionador apresenta-se como uma das soluções mais completas para a compensação dos mais diversos distúrbios e perturbações aos quais estão sujeitos os sistemas elétricos. Apesar disso, existem alguns problemas inerentes ao funcionamento do UPQC, os quais vêm sendo amplamente estudados pela comunidade científica. No seu funcionamento convencional, o conversor paralelo fornece toda a potência reativa demandada pela carga, enquanto o conversor série processa energia apenas quando há a ocorrência de distúrbios de frequência fundamental na tensão da rede elétrica. Tendo em vista essa característica, algumas soluções para estender o fornecimento da demanda de reativos da carga ao conversor série foram desenvolvidas, proporcionando o compartilhamento dessa tarefa com o conversor paralelo. Essas soluções possibilitam o compartilhamento da potência reativa tanto em situações de rede sadia, quanto em ocasiões de flutuações na sua tensão, e até mesmo quando da aplicação do UPQC para interface de sistemas de geração fotovoltaica à rede elétrica. Contudo, todas as técnicas propostas até o presente momento apresentam erro de regime permanente na imposição da distribuição desejada de potências reativas. O presente trabalho visa apresentar uma solução para o compartilhamento da potência reativa demandada pela carga entre os conversores do UPQC, com erro nulo de regime permanente. Para isso, é utilizado um UPQC com controle dual (iUPQC). A solução proposta estende os conceitos apresentados em propostas anteriores, utilizando um controle em malha fechada da potência reativa processada pelo conversor série. A técnica desenvolvida é comparada com as soluções anteriores e sua eficácia é comprovada através de simulações computacionais e validação experimental.