Filtros Ativos Paralelos

Os Filtros Ativos Paralelos são equipamentos que mitigam os problemas de Qualidade da Energia Elétrica, mais precisamente problemas na corrente de um determinado sistema eléctrico. Este equipamento é ligado em paralelo com a carga ou conjunto de cargas, em que se pretende atenuar os problemas de Qualidade da Energia Elétrica. Estes problemas na corrente podem surgir na forma de baixo fator de potência, desequilíbrios e harmónicas. O Filtro Ativo Paralelo é capaz de compensar simultaneamente todos estes problemas.

O baixo fator de potência é um problema bem conhecido e estudado, e representa custos acrescidos na utilização da energia eléctrica por parte do consumidor. Os desequilíbrios de corrente acontecem nos sistemas trifásicos e devem-se a consumos de energia eléctrica diferentes nas três fases, os desequilíbrios de corrente trazem problemas porque podem levar a que os valores de corrente no neutro sejam excessivamente altos (num caso extremo podem ser mais altas que as correntes das fases). Além disso se as correntes forem desequilibradas, a potência fornecida à instalação não é constante, o que prejudica o fornecedor de energia elétrica. Por fim as harmónicas são um tipo de problema mais recente, estas surgiram devido à crescente utilização de dispositivos electrónicos com consumos de energia eléctrica não linear, este problema pode levar à distorção das tensões do sistema, por sua vez conduz ao mal funcionamento ou mesmo a destruição de cargas mais sensíveis a problemas de Qualidade da Energia Elétrica. A juntar a isto, as harmónicas causam um aumento das perdas nos equipamentos e condutores.

O Grupo de Electrónica de potência e Energia (GEPE) da Universidade do Minho, tem desenvolvido e testado protótipos de Filtro Ativos Paralelos inovadores, tanto para sistemas trifásicos como para monofásicos. O GEPE tem estado na linha da frente no desenvolvimento de Filtros Ativos Paralelos, cada vez mais eficientes e com tamanho e custo mais reduzidos, otimizando os sistemas de Eletrónica de Potência utilizados. Este trabalho na área dos Filtro Ativos iniciou-se com um projeto de grande envergadura, o Projeto Sinus www.sinus-pq.dei.uminho.pt.

Principais características dos Filtros Ativos Paralelos

• Equipamento de fácil instalação e comissionamento, sem necessidade de estudos prévios do local onde será ligado. Uma vez ligado, o Filtro Activo passa imediatamente a compensar a corrente de forma a torná-la sinusoidal e em fase com a tensão.
• Seguro para a rede eléctrica, uma vez que é ligado em paralelo, e em caso de eventual problema no equipamento, desliga-se automaticamente através de um contator e um disjuntor, mantendo-se isolado da instalação.
• Compensação automática e instantânea de todos os harmónicos de corrente e do factor de potência. Caso haja mudança nas cargas, o Sistema de Controlo do filtro activo recalcula os novos valores das correntes de compensação.
• Permite operar como Sistema de Interface para Fontes de Energia Renovável, injectando a energia produzida na rede eléctrica, em simultâneo com o trabalho de compensação dos harmónicos, factor de potência e desequilíbrio das cargas. Para tal faz-se necessária a utilização de um circuito que adequa a tensão das fontes renováveis à tensão do lado CC do Filtro Activo Paralelo.
• Sistema de Monitorização de Qualidade da Energia e de Consumos Integrado. Mostra as formas de onda e os valores eficazes das correntes e tensões, bem como os valores do factor de potência e da distorção harmónica (THD), do lado da carga (antes da compensação) e do lado da fonte (após a compensação). Podem ainda ser vistos os harmónicos individualmente, ou os valores das potências consumidas. O Sistema de Monitorização pode operar em modo de registo contínuo, onde determina faltas, sobretensões e subtensões momentâneas, valores eficazes ao longo do tempo, consumos, etc.

Características Técnicas dos Filtros Activos Paralelos Desenvolvidos

• Compensação dinâmica (automática e instantânea) de todos os harmónicos de corrente até a 25.ª ordem.
• Compensação dinâmica do factor de potência para a unidade (parâmetro ajustável).
• Possibilidade de gerar potência reactiva capacitiva ou indutiva (parâmetro ajustável).
• Possibilidade de compensação apenas dos harmónicos ou apenas do factor de potência.
• Adaptação dinâmica a alterações das cargas com tempo de resposta inferior a 20 ms.
• Não apresenta problemas de sobrecarga (limitado pelo Sistema de Controlo para o valor nominal de corrente de compensação).
• Entrada suave em operação (ao ser ligado à rede e ao iniciar a operação de compensação).
• Inversor de Potência composto por (IGBTs) e Sistema de Controlo implementado em DSP (Digital Signal Processor).
• Não utiliza transformador para ligação à rede eléctrica.
• Rearmamento automático após falha da rede eléctrica.
• Operação com baixo nível de ruído sonoro.
• Luz de sinalização vermelha para indicação de ligação à rede eléctrica.
• Sistema de Monitorização de Qualidade da Energia Eléctrica e de Consumos Integrado no equipamento, com monitor TFT de 15” para fácil visualização de informações localmente.
• Possibilidade de acesso remoto ao Sistema de Monitorização de Qualidade da Energia através de Ethernet ou placa 3G.