37 Estudo e Desenvolvimento de Filtros Activos de Potência do Tipo Série com Sistema de Controlo Implementado em Computador Pessoal Departamento de Electrónica Industrial - Universidade do Minho M. J. Sepúlveda Freitas, João L. Afonso, Júlio S. Martins mjs@dei.uminho.pt, jla@dei.uminho.pt, jmartins@dei.uminho.pt A presença de harmónicos nas linhas eléctricas causa não só maiores perdas no sistema de distribuição de energia, como também problemas de interferências nos sistemas de comunicações, operação indevida de sistemas de protecção, e por vezes, deficiências no funcionamento de equipamentos electrónicos. Os efeitos a longo prazo são basicamente, sobreaquecimento e envelhecimento prematuro dos dispositivos eléctricos e a fadiga mecânica das máquinas eléctricas. Os filtros activos são dispositivos electrónicos de potência que não apresentam as desvantagens dos filtros passivos, podendo compensar alguns problemas relacionados com a tensão e a corrente, nomeadamente: falhas de curta duração, distorção da corrente ou tensão causada por harmónicos, desequilíbrio de correntes ou tensões em sistemas trifásicos, flutuação (subharmónicos), sobretensões e subtensões momentâneas e correcção do factor de potência. O objectivo principal deste trabalho de doutoramento consistiu no estudo, simulação, desenvolvimento, e teste de um filtro activo série com sistema de controlo implementado num computador pessoal (PC) munido de uma placa de aquisição de dados genérica para o barramento PCI. Esta opção justifica-se devido ao baixo custo, elevada capacidade de processamento, versatilidade e pelas inúmeras possibilidades oferecidas por um sistema de controlo em PC. Introdução As cargas não lineares (figura 1) consomem uma corrente que não é sinusoidal, mesmo que a tensão que lhes está aplicada o seja. A corrente que consomem é constituída por uma componente fundamental e por harmónicos cujas amplitudes e frequências dependem da própria carga. Fig. 1: Exemplos de cargas não lineares As lâmpadas de descarga, que têm um rendimento energético muito superior às de incandescência, são de natureza não linear; os balastros electrónicos, que permitem variar a intensidade luminosa de lâmpadas fluorescentes, também. Os equipamentos electrónicos são também cada vez mais utilizados e consomem, em geral, diversos harmónicos de corrente, como por exemplo os variadores de velocidade para motores de indução, os televisores, os computadores pessoais, e todo um infindável conjunto de equipamentos de escritório e industriais. A maioria dos equipamentos electrónicos funcionam com corrente contínua e destinam-se a ser alimentados em corrente alternada. O circuito de entrada desses equipamentos é habitualmente constituído por um rectificador com condensador de filtragem, podendo ou não existir um transformador. Estes equipamentos consomem uma corrente altamente distorcida, possuindo harmónicos de elevada amplitude a frequências próximas da fundamental. O consumo de corrente distorcida reflecte-se também numa distorção da tensão, tal como o exemplificado na figura 2. Partindo do princípio que o gerador fornece uma tensão sem distorção e introduzindo uma carga não linear, esta consume uma corrente não sinusoidal. As linhas eléctricas possuem impedância, logo, a corrente distorcida vai provocar uma queda de tensão também distorcida nas linhas. Ao ligar-se uma carga linear nas proximidades, esta vai ser alimentada com uma tensão que não é sinusoidal, se a carga não linear for de potência considerável. iS L R Δv vL Rede Eléctrica vS iL1 iL2 Carga Não Linear Carga Linear Fig. 2: Influência de uma carga não linear ligada nas proximidades de uma linear Filtro Activo Série O filtro activo série é um equipamento electrónico de potência destinado a compensar as tensões de um sistema eléctrico, quando estas Revista Engenharia Electrónica Industrial e Computadores, 2005, pp. 37-38.