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15. Estudo e aplicação de filtros ativos paralelos para sistemas trifasicos com quatro fios

Author

Villalva, Marcelo Gradella, 1978, Ruppert Filho, Ernesto, 1948, Oliveira Junior, Azauri Albano de, Pomilio, José Antenor, Tavares, Maria Cristina Dias, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, and UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

Subjects
Harmônicos (Ondas elétricas), Eletrônica de potência, Neural networks (Computer science), Potência reativa (Engenharia elétrica), Power electronics, Reactive power (Electrical engineering), Filtros elétricos ativos, Redes neurais (Computação), Electric filters, active, Harmonics (Electric waves)
Abstract

Orientador: Ernesto Ruppert Filho Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: o tema da qualidade de energia elétrica adquiriu grande importância em anos recentes. O número crescente de cargas baseadas em conversores eletrônicos criou a preocupação com a distorção harmônica em sistemas de energia elétrica. Qualidade de energia é um assunto importante tanto para as companhias distribuidoras e geradoras de energia elétrica como para os consumidores. A poluição harmônica pode causar sérios problemas às companhias e aos consumidores. Alguns dos possíveis problemas são a instabilidade na operação do sistema, distorções de tensão, perdas de energia, interferência eletromagnética e ressonâncias perigosas. A utilização de equipamentos para eliminação de harmônicos tornou-se necessária e são versas as soluções possíveis. Tradicionalmente se utilizam Itros passivos do tipo série ou paralelo. Esses Itros resentam como desvantagem suas grandes dimensões, seu custo elevado, elevadas perdas de energia, pouca e cácia, dependendência da interação com parâmetros do sistema e risco de introdução de novas freqüências de ressonância. O desenvolvimento recente da eletrônica de potência e do processamento digital de sinais tornou possível a utilização de Itros ativos de potência, que são condicionadores eletrônicos de energia. Filtros ativos de potência podem ser utilizados para realizar a Itragem de harmônicos em sistemas elétricos, sem os problemas apresentados pelos dispositivos passivos. Filtros ativos série são utilizados para eliminar distorções de tensão e Itros ativos paralelos são usados para eliminar correntes harmônicas originadas por carga não lineares. Esses últimos podem ainda ser usados para corrigir o fator de potência e para equilibrar as correntes de linha em sistemas desbalanceados com quatro os. Este trabalho estuda a aplicação de Itros ativos paralelos a sistemas trifásicos com quatro os. São estudados teorias de potências, métodos de compensação de harmônicos e sistemas de controle. A principal contribuição do trabalho está no emprego de um método seletivo de compensação de correntes baseado em redes neurais adaptativas, além do estudo do emprego de redes neurais no controle de correntes. Esses e outros assuntos foram experimentalmente comprovados com um protótipo de Itro ativo construí do em laboratório Abstract: Electricity power quality has gained increased importance in the past few years. The growing number of power electronicsbased loads has created a preoccupation about harrnonic distortion in electric systems. Electricity power quality is an important issue both for energy utilities and consumers. Harrnonic poIlution may cause severe problems to electricity utilities and consumer networks such as system instability, voltage distortions, power losses, electromagnetic interference and harrnful resonances. The use ofharrnonic ltering equipment has become necessary and many solutions have been studied. Traditional passive devices such as tuned shunt lters and series reactors present disadvantages such as bulky sizes, high costs, increased losses, smaIl effectiveness, dependence on the parameters of the electric system and yet more risk of resonance with other elements of the network. Recent deve10pments in the major of power electronics and digital processing have made possible the pplication of electronic power conditioners such as series and shunt active lters. Active power lters may be used to overcome the drawbacks of passive devices. Series active power lters are used to reduce voltage distortions of electric systems. Shunt active power lters are used to mitigate harrnonic currents originated by nonlinear loads. The latter may be also used for increasing power factor and for balancing line currents in four-wire systems with unbalanced loads. This work is concerned with the application of shunt active power lters to three-phase four-wire electric systems. Power theories, compensation methods and control systems are discussed. The application of a se1ective compensation method based on adaptive neural networks and the employment of a neural network in the current controlIer are the main contributions of this work. These and other subjects were experimentalIy tested with a prototype of an active. power lter built in laboratory Mestrado Energia Elétrica Mestre em Engenharia Elétrica

Published
2021

16. Conversor eletrônico de potência trifásico para sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica

Author

Villalva, Marcelo Gradella, 1978, Ruppert Filho, Ernesto, 1948, Ferreira, Andre Augusto, Marafão, Fernando Pinhabel, Pomilio, José Antenor, Freitas Filho, Walmir de, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, and UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

Subjects
Eletrônica de potência, Solar energy, Inversores elétricos, Energia solar, Distributed generation of electricity, Power electronics, Geração distribuída de energia elétrica, Photovoltaic effect, Efeito fotovoltaico, Electrical inverters
Abstract

Orientador: Ernesto Ruppert Filho Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Este trabalho é uma contribuição ao estudo de conversores eletrônicos para sistemas fotovoltaicos de geração distribuída de energia elétrica. O objetivo principal é apresentar o desenvolvimento e os resultados de um conversor eletrônico trifásico para a conexão de um conjunto de painéis solares fotovoltaicos à rede elétrica de baixa tensão. São apresentados resultados experimentais e estudos teóricos sobre a modelagem e a simulação de dispositivos fotovoltaicos, a regulação da tensão fotovoltaica, o rastreamento da máxima potência e a modelagem e o controle de um conversor eletrônico de dois estágios Abstract: This work is a contribution to the study of power converters for photovoltaic distributed generation systems. The main objective is to present the development and results of a threephase power converter for a grid-connected photovoltaic plant. The work presents experimental results and theoretical studies on the modeling and simulation of photovoltaic devices, regulation of the photovoltaic voltage, maximum power point tracking, and the modeling and control of a two-stage grid-connected power converter Doutorado Energia Elétrica Doutor em Engenharia Elétrica

Published
2021

19. Comprehensive approach to modeling and simulation of photovoltaic arrays

Author

Villalva, Marcelo Gradella, Gazoli, Jonas Rafael, and Filho, Ernesto Ruppert

Subjects
Equivalent circuits -- Models, Diodes -- Usage, Business, Electronics, Electronics and electrical industries
Abstract

This paper proposes a method of modeling and simulation of photovoltaic arrays. The main objective is to find the parameters of the nonlinear I-V equation by adjusting the curve at three points: open circuit, maximum power, and short circuit. Given these three points, which are provided by all commercial array datasheets, the method finds the best I--V equation for the single-diode photovoltaic (PV) model including the effect of the series and parallel resistances, and warranties that the maximum power of the model matches with the maximum power of the real array. With the parameters of the adjusted I--V equation, one can build a PV circuit model with any circuit simulator by using basic math blocks. The modeling method and the proposed circuit model are useful for power electronics designers who need a simple, fast, accurate, and easy-to-use modeling method for using in simulations of PV systems. In the first pages, the reader will find a tutorial on PV devices and will understand the parameters that compose the single-diode PV model. The modeling method is then introduced and presented in details. The model is validated with experimental data of commercial PV arrays. Index Terms--Array, circuit, equivalent, model, modeling, photovoltaic (PV), simulation.

Published
2009

27. Comparison of Irradiance Decomposition and Energy Production Methods in a Solar Photovoltaic System

Author

Tisciane Perpetuo E Oliveira, Narvaez, Dante Inga, and Villalva, Marcelo Gradella

Subjects
Physics::Space Physics, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics
Abstract

Installations of solar photovoltaic systems have increased considerably in the last decade. Therefore, it has been noticed that monitoring of meteorological data (solar irradiance, air temperature, wind velocity, etc.) is important to predict the potential of a given geographical area in solar energy production. In this sense, the present work compares two computational tools that are capable of estimating the energy generation of a photovoltaic system through correlation analyzes of solar radiation data: PVsyst software and an algorithm based on the PVlib package implemented in MATLAB. In order to achieve the objective, it was necessary to obtain solar radiation data (measured and from a solarimetric database), analyze the decomposition of global solar irradiance in direct normal and horizontal diffuse components, as well as analyze the modeling of the devices of a photovoltaic system (solar modules and inverters) for energy production calculations. Simulated results were compared with experimental data in order to evaluate the performance of the studied methods. Errors in estimation of energy production were less than 30% for the MATLAB algorithm and less than 20% for the PVsyst software.

Published
2019
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