Publicação: Propostas para Regulação de Tensão em Geradores de Indução Trifásicos Autoexcitados: Análise com Carga Dinâmica e com Carga Desequilibrada
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA::MAQUINAS ELETRICAS E DISPOSITIVOS DE POTENCIA
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Coorientador
Bissochi Junior, Carlos Augusto
Resumo
Esta tese apresenta propostas para controlar a tensão terminal nos geradores de indução trifásicos autoexcitados baseando na metodologia dos compensadores estáticos de reativo (Static var Compensators). Entretanto, diferente do método tradicional que utiliza tiristores em antiparalelo chaveando reatores, o regulador de tensão proposto, utiliza interruptores bidirecionais (Bidirectional Switches). Estas chaves são acionadas por meio de um sinal PWM proveniente da atuação de um controlador PID, gerando uma tensão eficaz sobre estes reatores, que consome a energia reativa do sistema, controlando a tensão terminal do gerador.
Partindo da utilização de interruptores bidirecionais, são apresentadas duas propostas de regulador de tensão para geradores de indução trifásicos autoexcitados. A primeira é voltada para cargas equilibradas, onde o regulador apresenta apenas um controlador PID no seu circuito. Neste caso, a performance do regulador é testada diante de carga dinâmica (partida direta de um motor de indução). Para esta são apresentados os resultados computacional e experimental. Já a segunda proposta, visa aprimorar o funcionamento do regulador de tensão apresentado na primeira, por permitir que o gerador de indução mesmo que esteja alimentando carga desequilibrada possa apresentar uma tensão terminal mais simétrica possível e dentro da faixa de regulação de tensão permissível. Neste caso, é proposto um regulador de tensão com controle individual para cada fase do gerador, ou seja, os interruptores bidirecionais de cada fase recebem um sinal PWM proveniente de controladores diferentes. Assim, a atuação deste regulador permite o fornecimento da energia reativa necessária para manter a tensão de cada fase dentro do valor estabelecido, compensando a influência do desequilíbrio de tensão. Para esta proposta, os resultados são apresentados por meio de simulação computacional.
Abstract
This thesis presents proposals for controlling the terminal voltage on three-phase self-excited induction generators, based on the methodology of static var compensators. However, different to the traditional method that uses thyristors in antiparallel switched reactors, the proposed voltage regulator uses bidirectional switches. These switches are triggered by means of a PWM signal that originates from the operation of a PID controller, thus generating an effective voltage over reactors that consumes the reactive power from the system, and through such controlling the terminal voltage of the generator.
Based on the use of bidirectional switches, two voltage regulator proposals are presented for the three-phase self-excited induction generator. The first is directed toward balanced loads, where the regulator presents only a PID controller on its circuit. In this case, the performance of the regulator is tested in the presence of a dynamic load (direct startup of an induction motor). To demonstrate further this case, computer and experimental results are presented. However, the second case looks at optimizing the working of the voltage regulator presented in first proposal, as it allows the induction generator, even when supplied with an unbalanced load, to present the most symmetrical terminal voltage possible, while maintaining it within the permitted voltage regulation range. In this case, a voltage regulator is proposed with individual control for each phase of the generator, that is, the bidirectional switches of each phase receive a PWM signal from different controllers. Thus, the switching of this regulator allows for the supply of the reactive energy necessary for maintaining the voltage of each phase within the established value, while compensating the influence of voltage unbalance. In order to demonstrate this proposal, the results are presented by means of computer simulation.
Palavras-chave
Engenharia elétrica, Máquinas elétricas de indução, Reguladores de voltagem, Electrical engineering, induction machines, Voltage regulators, Interruptores Bidirecionais, Regulador de Tensão, Compensador Estático de Reativo, Gerador de Indução Autoexcitado, Static Reactive Compensator, Voltage Regulator, Self-excited Induction Generator, Bidirectional Switches
Citação
SILVA, Fernando Bento. Propostas para Regulação de Tensão em Geradores de Indução Trifásicos Autoexcitados: Análise com Carga Dinâmica e com Carga Desequilibrada - Uberlândia. 2018. 117 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.306