Controlo de conversores de eletrónica de potência para integração com SMES na melhoria da qualidade de energia elétrica

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores

A qualidade de energia elétrica (QEE) tem sido um aspeto da rede elétrica que ganha cada vez mais importância, tanto na investigação académica como no desenvolvimento de soluções técnicas. Neste campo, das várias tecnologias existentes para atenuar os efeitos das perturbações na rede elétrica, o Unified Power Quality Conditioner (UPQC) apresenta bons resultados, pela combinação das capacidades de filtragem e restauração de tensão dos conversores ativos, paralelo e série. No entanto, em distúrbios de maior duração e situações de sobretensão, o UPQC apresenta algumas limitações, que podem ser suprimidas através da integração de um sistema de armazenamento de energia. Neste trabalho, optou-se pela utilização de uma tecnologia supercondutora, os SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage), dada a sua elevada densidade de potência. Desta forma, o objetivo desta dissertação é contribuir para a melhoria da qualidade da energia, através do desenvolvimento de um sistema de filtragem ativa unificada integrada com SMES. O trabalho envolveu uma reflexão sobre os principais problemas que afetam a QEE nas redes de distribuição, as soluções já existentes e um estudo aprofundado dos vários componentes a integrar no dimensionamento do sistema. Na implementação do sistema pretendeu-se fazer uma análise mais detalhada sobre o comportamento desta solução, na compensação de alguns dos principais distúrbios que atingem a rede elétrica. Desenvolveu-se ainda um método de controlo de sobretensões que retira partido das características específicas da tecnologia SMES. Na avaliação do desempenho da topologia, esta revelou-se bastante eficiente no controlo e compensação de distúrbios de tensão, para além da mitigação de conteúdos harmónicos de corrente, em diferentes tipos de cargas. Apesar de neste trabalho o teste só ter sido realizado em simulações, é de esperar que a sua aplicação pratica conduza também a resultados interessantes.