Implementação de um controle digital para o compensador regenerativo de potência ativa

Abstract

A tendência dos sistemas de energia elétrica é uma operação cada vez mais próxima de seus limites operacionais. A presença de equipamentos que utilizam a eletrônica de potência, no controle e condicionamento da energia, é cada vez mais freqüente. A utilização de conversores como fonte de tensão, associados a elementos armazenadores de energia como, por exemplo, a bateria de sódio-enxofre, com alta densidade de energia, alta eficiência na carga e descarga e ainda um longo ciclo de vida, é a configuração básica de um Compensador Regenerativo de Potência Ativa. Compensação regenerativa de potência é um conceito que permite o armazenamento de energia em períodos favoráveis sob o ponto de vista dos custos da energia elétrica. Este conceito de compensação baseia-se no armazenamento da energia excedente ao longo do dia, nos períodos de menor tarifação, para utilizá-la nos horários de ponta (sobre-tarifa), aproveitando-se as vantagens contratuais de consumo de energia fora de ponta e promovendo-se uma melhor equalização de consumo, permitindo uma redução no contrato de demanda. Portanto, na compensação regenerativa de potência ativa, os períodos de consumo de energia são deslocados, com o objetivo de se obter redução na tarifa. Este conceito mostra-se interessante em sistemas com tarifação do tipo horo-sazonal, como é o caso brasileiro. Com o objetivo de se verificar tal troca de potência ativa, um modelo trifásico foi implementado e simulado. Os controles da potência ativa trocada entre o compensador e o sistema e da tensão na barra na qual o mesmo está instalado são realizados independentes e por controladores do tipo PID. Os sinais de controle dos interruptores semicondutores que compõe o conversor como fonte de tensão são gerados a partir do DSP TMS320F2808 da Texas Instruments, o que está embarcado no módulo didático eZdsp F2808 da Spectrum Digital

Nowadays, electric power systems are expected to work closer to their operating limits. Power electronics based controllers, such as voltage sourced converters, are increasingly present in power systems. Electronic devices are often used to energy controlling and conditioning. The use of voltage sourced converters, associated to high-density storage elements, is the basic configuration of a Regenerative Active Power Compensator. Regenerative Active Power Compensator is a concept which proposes the energy storage as a possibility for revaluation of electrical energy cost with demand contracts. This concept is based on storing energy surplus during off peak periods, when the energy cost is cheaper, and injecting it back to the system during the overpriced peak periods. This procedure allows a better equalization of energy consumption and a reduction in electric power demand contracts. Therefore, using regenerative active power compensation, the consumption is dislocated from peak periods, resulting in a reduction of energy costs for the consumer. This concept is especially attractive for countries that use hour-seasonal fees police, as in the Brazilian case. This work proposes a three-phase model simulation with digital signal processor controller to investigate the active power flow control between the power system and the compensator, using a proportional-integral-derivative control strategy. The control signals are generate using the Texas Instruments DSP TMS320F2808, witch is embedded into the eZdsp F2808 didactic module, from Spectrum Digital