Estudo e modelagem de cargas não lineares em condições não senoidais

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dc.contributor.advisorJota, Patrícia Romeiro da Silva
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0977994271668461
dc.contributor.authorBraga, Daniel Silva
dc.contributor.referee1Patrícia Romeiro da Silva Jota
dc.date.accessioned2023-06-20T16:00:01Z
dc.date.available2023-06-20T16:00:01Z
dc.date.issued2017-03-01
dc.description.abstractNão é correto tentar prever a distorção harmônica total da corrente em um alimentador baseando-se nas distorções harmônicas totais das cargas. Isso porque cada ordem harmônica se soma produzindo atenuações e amplificações. Além disso, as interações entre cargas não lineares dificultam o entendimento do comportamento das distorções na tensão e na corrente. De fato, com a proliferação dos equipamentos baseados em conversores estáticos nas redes elétricas, cresce a demanda por esclarecimentos acerca do comportamento das cargas não lineares operando em condições não senoidais. Os dispositivos baseados em semicondutores de potência produzem harmônicos e são sensíveis às emissões que eles mesmos produzem. Mesmo assim, a própria eletrônica de potência é utilizada para compensação harmônica. É necessário estimular o estudo da análise harmônica no domínio da frequência e o estudo da potência em condições não senoidais. Pesquisas nessa direção favorecem o desenvolvimento de redes elétricas mais inteligentes e capazes de suportar as demandas do futuro. Um dos requisitos principais de um projeto de rede inteligente é o controle da demanda. Para controlar a demanda, é interessante prever o comportamento da rede diante da redução da tensão de alimentação. Nesta dissertação, mostra-se que a forma de onda da corrente que circula por uma carga não linear se altera em função da magnitude da tensão. Além disso, investiga-se experimentalmente o comportamento das quantidades de potência em condições não senoidais. Mostra-se que é necessário fazer a distinção entre potência reativa e potência não ativa porque o comportamento dessas grandezas pode ser bastante diferente. Propõe-se, inicialmente, um modelo simplificado no domínio da frequência capaz de prever os espectros de magnitude e fase da corrente de uma carga não linear com base na magnitude da tensão. Parâmetros do modelo são estimados usando-se dados experimentais. O modelo é aplicado para previsão da distorção harmônica total da corrente em função da tensão. Em seguida, a comparação entre dois modelos harmônicos no domínio da frequência é clarificada utilizando-se deduções analíticas. Partindo dessas análises, desenvolve-se um procedimento para estimação dos parâmetros de um modelo harmônico analítico no domínio da frequência. O procedimento proposto é numericamente robusto e o modelo estimado é capaz de descrever a relação entre os espectros das magnitudes e fases da corrente e da tensão em uma carga não linear operando em condições não senoidais. Por fim, avaliam-se os ajustes matemáticos. Os resultados sugerem uma notável aplicabilidade do modelo para previsão do comportamento harmônico de uma carga não linear.
dc.description.abstractotherThe total harmonic distortion (THD) of current in a feeder cannot be calculated based on THD of each load. Each harmonic order of current can range from cancellation to addition depending on its phase angle. Moreover, the interactions between nonlinear loads have to be considered. In the presence of nonlinear loads, the behavior of current and voltage distortions become an even more complicated query. In fact, the interest in clarifying the behavior of the nonlinear loads operating in nonsinusoidal condition grows as the power electronic converter based devices proliferate in power systems. Power electronics produce harmonics and are sensible to their own emissions. Nevertheless, power electronics themselves are applied in harmonic compensation. Research in frequency domain harmonic analysis and electric power under nonsinusoidal conditions supports the developments of smarter electric grids capable of enduring the requirements of the future. Demand control is an important requirement in smart grid development. Predicting the behavior of the grid in conservation voltage reduction scenario is important. In this master thesis, it is shown that the waveform of current in a nonlinear load changes as the magnitude of voltage is changed. Moreover, the power quantities in nonsinusoidal conditions is analyzed using measured data. It is shown that reactive power and nonactive power have to distinguished because their behavior can be quite different. In this work, a simplified frequency domain model is proposed. The model is used for predicting the magnitude and phase spectra of the current in a nonlinear load based on the magnitude of voltage. Model parameter estimation is carried out using experimental data. The model is applied for predicting the THD of current. Next, the comparison between two frequency domain harmonic models is clarified using analytical derivations. Based on these analyses, a straightforward parameter estimation procedure for a frequency domain analytical model is formulated. The proposed procedure is numerically robust and the resulting model is able to accurately describe the relation between magnitude and phase spectra of voltage and current in a nonlinear load operating in nonsinusoidal conditions. Lastly, the mathematical fitting procedure is assessed. The results suggest a remarkable applicability of the model in predicting the harmonic behavior of a nonlinear load.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/310
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais / Universidade Federal de São João del-Rei
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG / UFSJ
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.subjectHarmônicos
dc.subjectOsciladores harmônicos
dc.subjectModelagem harmônica
dc.subjectCarga não linear
dc.subjectEletrônica de potência
dc.titleEstudo e modelagem de cargas não lineares em condições não senoidais
dc.typeThesis
dspace.entity.type

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