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Abstract(s)
A necessidade de utilização dos recursos energéticos de forma mais eficiente aliada ao desenvolvimento tecnológico, mais especificamente da eletrónica de potência, tornam-na num poderoso aliado da eficiência energética. Conjugando técnicas de comando e controlo adequadas com conversores de eletrónica de potência, constroem-se soluções de armazenamento de energia ou de produção de energia eólica, dando dois exemplos.
Componentes semicondutores como díodos ou IGBTs fazem parte da constituição destes conversores. Estes componentes usados em conversores, e em resultado da sua comutação, constituem cargas não lineares, gerando conteúdo harmónico, isto é, tensões ou correntes sinusoidais de frequência múltipla inteira da frequência fundamental da tensão.
Vários tipos de conversores são abordados, nomeadamente os DC/DC/AC, AC/DC/AC e AC/AC, bem como as suas variantes. Dos vários tipos destes conversores, é estudado e testado o AC/DC/AC de um VEV, alimentado pela rede elétrica, com retificação não controlada e com um ondulador controlado com técnica de controlo de modulação de largura de impulso (PWM).
Este sistema acionou um motor assíncrono trifásico com rotor em curto-circuito ou em “gaiola de esquilo”. O conteúdo harmónico nas correntes de entrada e saída do VEV foi analisado. Para atenuar esta perturbação e melhorar a distorção harmónica total (THD), foram aplicadas medidas de mitigação de harmónicas de corrente.
Os resultados com e sem medidas de mitigação serão analisados e comparados, recorrendo a modelos de simulação (Matlab/Simulink) e experimentais.
The need to use energy resources more efficiently combined with technological development, more specifically power electronics, make it a powerful ally of energy efficiency. Combining appropriate command and control techniques with power electronics converters, energy storage or wind energy production solutions are built, giving two examples. Semiconductor components such as diodes or IGBTs are part of the constitution of these converters. These components used in converters, and because of their switching, constitute non-linear loads, generating harmonic content, i.e., voltage or sinusoidal currents of integer multiple frequency of the fundamental frequency of the voltage. Several types of converters are covered, namely DC/DC/AC, AC/DC/AC and AC/AC, as well as their variants. Of the various types of these converters, the AC/DC/AC of a variable speed drive, powered by the electric grid, with uncontrolled rectification and with a controlled inverter with pulse width modulation (PWM) control technique, is studied and tested. This system drove a three-phase asynchronous motor with a short-circuited or “squirrel cage” rotor. The harmonic content in the input and output currents of the variable speed drive was analysed. To mitigate this disturbance and improve the total harmonic distortion, current harmonic mitigation measures were applied. Results with and without mitigation measures will be analysed and compared, using simulation (Matlab/Simulink) and experimental models.
The need to use energy resources more efficiently combined with technological development, more specifically power electronics, make it a powerful ally of energy efficiency. Combining appropriate command and control techniques with power electronics converters, energy storage or wind energy production solutions are built, giving two examples. Semiconductor components such as diodes or IGBTs are part of the constitution of these converters. These components used in converters, and because of their switching, constitute non-linear loads, generating harmonic content, i.e., voltage or sinusoidal currents of integer multiple frequency of the fundamental frequency of the voltage. Several types of converters are covered, namely DC/DC/AC, AC/DC/AC and AC/AC, as well as their variants. Of the various types of these converters, the AC/DC/AC of a variable speed drive, powered by the electric grid, with uncontrolled rectification and with a controlled inverter with pulse width modulation (PWM) control technique, is studied and tested. This system drove a three-phase asynchronous motor with a short-circuited or “squirrel cage” rotor. The harmonic content in the input and output currents of the variable speed drive was analysed. To mitigate this disturbance and improve the total harmonic distortion, current harmonic mitigation measures were applied. Results with and without mitigation measures will be analysed and compared, using simulation (Matlab/Simulink) and experimental models.
Description
Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica - Ramo: Energia
Keywords
Harmónicas de corrente Distorção Harmónica Total (THD) Conversor AC/DC/AC Variador Eletrónico de Velocidade (VEV) Modulação de Largura de Impulso (PWM) Current harmonics Total Harmonic Distortion (THD) AC/DC/AC converter Variable Speed Drive (VSD) Pulse Width Modulation (PWM)
Citation
SEMEDO, João David Castanho Pereira – Análise da Qualidade de Energia Elétrica em Variadores de Velocidade Industriais. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. 2023. Dissertação de Mestrado.
Publisher
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa