Combined use of digital filters with single-phase synchronism circuits

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:17:15Z No. of bitstreams: 1 Dayane Mendonca Lessa_BDTD.pdf: 3771695 bytes, checksum: b5bdb72cc03be416f70b375099856827 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:17:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dayane Mendonca Lessa_BDTD.pdf: 3771695 bytes, checksum: b5bdb72cc03be416f70b375099856827 (MD5) Previous issue date: 2019-02-25 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Phase-Locked Loop (PLL) synchronization circuits have contributed for the improvement to modern power grids in most of their aspects, such as chain generation, identification and characterization of contents related to power quality, fault location, among others. Particularly, when PLL is used in single-phase circuits, there is an inhe-rent presence of the second harmonic component from the fundamental frequency of the grid voltage. This feature compromises the PLL performance and, therefore, several solutions to minimize this problem has been proposed. The alternatives presented so far are the proposal of new control loops including auxiliary signals to eliminate this oscillating component when the PLL is in the steady state condition, as long as the input signal is not distorted. These PLLs are known as the OSG-PLL (Orthogonal Signal Generator - Phase Locked Loop). However, single-phase OSG-PLLs do not present fast dynamic response without compromising the quality of the signal generated. Thus, in this work we explore the combination of OSG-PLLs with digital tuned filters. The objective is to identify arrangements that present a faster dynamic response, without compromising the quality (harmonic distortion) of the generated signal. These conditions are presented in detail in this dissertation. Simulation and experimental results of different OSG-PLL, together with digital tuned filters, were explored. Furthermore, there is also a comparison of their performances involving time-response due to a transient event and the harmonic distortion of the output signals when those PLLs are in steady-stade condition. Circuitos de sincronismo do tipo PLL (Phase-Locked Loop) têm contribuído para modernizar redes elétricas em diferentes segmentos, como geração distribuída, identificação e caracterização de fenômenos relacionados a qualidade de energia, localização de falhas, entre outros. Particularmente, quando o PLL é utilizado em circuitos monofásicos, há a presença inerente do sinal oscilante em duas vezes a frequência fundamental da tensão da rede. Tal fato faz com que a dinâmica dos PLLs monofásicos fique comprometida, razão esta para a busca de alternativas que minimizem este problema. As alternativas apresentadas até o momento consistem em propostas de novas malhas de controle incluindo sinais auxiliares que acabam por eliminar essa componente oscilante quando o PLL está na condição de regime permanente e, desde que o sinal de entrada não esteja distorcido. Estes PLLs são conhecidos como OSG-PLL (Orthogonal Signal Generator - Phase-Locked Loop). No entanto, os OSG-PLLs monofásicos não são capazes de apresentar ráapida resposta dinâmica sem comprometer a qualidade do sinal gerado. Desta forma, neste trabalho é explorada a combinação dos OSG-PLLs com filtros digitais sintonizados. O objetivo consiste na identificação de arranjos que apresentem rápida resposta dinâmica, sem comprometer a qualidade do sinal gerado. Estas condições são apresentadas em detalhe neste trabalho. Resultados de simulação e experimentais são apresentados para análise do desempenho dos arranjos para os circuitos de sincronismo explorados.