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Sistemas Elétricos 
de Potência I
Sistemas de transmissão em 
corrente contínua (HVDC)
Prof. Lucas Claudino
• Unidade de Ensino: 3
• Competência da Unidade: Introdução aos sistemas de transmissão em
corrente contínua; Sistemas HVDC com elo de corrente; Sistemas HVDC
com elo de tensão.
• Resumo:
• Palavras-chave: HVDC; elo de tensão; elo de corrente;
• Título da Teleaula: Sistemas de transmissão em corrente contínua (HVDC)
• Teleaula nº: 3
SEP
Longas distâncias
Alta potência
Interferência
Fonte: NOS, 2020.
Introdução à 
transmissão em 
corrente contínua
Motivação
• Transmissão em CA: desvantagens para transmitir 
muita potência a grandes distâncias.
Exemplo:
Para 50 km:
Para 500 km: 
Fonte: Silva, 2019, p. 105.
Considerando que e permaneçam em 1 pu:
Potência ativa que trafega pela linha:
Redução na capacidade de 
transferência de potência
Fonte: Silva, 2019, p. 106.
Motivação
• Redução de perdas -> aumento do nível da tensão;
• Elevação de tensão CC: grandes conversores de frequência;
• Elevação de tensão CA: possível uso de transformador;
• Bons resultados enquanto a demanda era baixa.
Linha do tempo
Até início do 
séc. XX: baixa 
demanda
1901: válvula 
de mercúrio 
e retificador 
a vapor de 
mercúrio
1945: primeiro 
sistema HVDC
1954: primeiro 
uso comercial 
de HVDC
Fonte: elaborada pelo autor.
Linha do tempo
1972: primeiro 
HVDC com válvulas 
de tiristores
1970-2000: 
evolução de 
conversores 
comutados
1990: evolução 
de 
semicondutores
Fonte: elaborada pelo autor.
Desenvolvimento e escolha de semicondutores
Fonte: MOHAN, 2014, p. 102.
Vantagens de HVDC
Vantagens do HVDC - 1
• Maior a LT -> mais componentes são adicionados!
• RC é um filtro e atenua tensões.
• Maior RC -> maior atenuação
• DC -> ZL=0 e Zc=inf.
Fonte: elaborada pelo autor.
Vantagens do HVDC - 2
• DC só transfere potência ativa! O que realmente 
interessa!
Fonte: elaborada pelo autor.
Vantagens do HVDC - 3
freq. seção efetiva Resist. 
DC usa toda a seção!!!
Fonte: elaborada pelo autor.
Vantagens do HVDC - 4
DC: facilidade de conexão entre sistemas distintos
• Mesma magnitude e mesma polaridade
• Conexão com diodos ainda protege contra polaridade reversa
AC: dificuldade de conexão entre sistemas distintos:
• Mesma magnitude
• Mesma fase
• Mesma forma
• Mesma frequência
Fonte: elaborada pelo autor.
Desvantagens do HVDC
• Necessário mais pot. reativa no conversor;
• Manutenção frequente dos isoladores;
• Perdas adicionais em transformadores e conversores;
• Necessidade de boa refrigeração;
• Semicondutores de potência: tecnologia cara;
• Introdução de harmônicos.
Transmissão em 
corrente contínua
Sistema HVDC
HVDC com elo 
de corrente
HVDC com elo 
de tensão
Fonte: MOHAN, 2014, p. 102.
Elementos de um HVDC
• Disjuntor CA: isolação em caso de falhas;
• Filtro CA e banco de cap.: filtrar harmônicos do conversor;
• Reatores e filtros CC: reduzir ondulação e proteger dispositivos 
durante a comutação
Conversor principal 
componente
Configurações em HVDC
Monopolar
• Mais simples
• Único condutor e caminho de retorno
• Parte comum aterrada em uma extremidade
• Linhas com polaridade negativa -> menor efeito Corona
Bipolar
Homopolar
Back-to-back
Multiterminal
Itaipu:
• Bipolos em 
• Potência 3150 mW
• 800 km
SP: consultoria para 
sistema de 
transmissão
Situação Problema
Você: consultor de planejamento de sistemas de transmissão.
Desafio: licitação para LT maior que 700 km conectando dois 
sistemas CA.
Complicações ambientais (direitos);
Instabilidade;
Alta radiointerferência
Fonte: Elaborado pelo Autor (2020)Qual tecnologia utilizar?
Resolução da SP
Utilizar HVDC
• Boa para transmissão de grandes potências;
• Economia em cabeamento e torres de sustentação;
• Grandes distâncias -> CA oferece muitas perdas
• CA -> necessidade de manipulações intermediárias;
• HVDC: menos susceptível a radiointerferências;
• Baixas perdas por efeito corona
Resolução da SP
Fonte: Elaborado pelo Autor (2020)
SP: consultoria para 
sistema de 
transmissão
Situação Problema
Você: consultor de planejamento de sistemas de transmissão.
Desafio: licitação para LT maior que 700 km conectando dois 
sistemas CA.
Utilização de HVDC
Fonte: Elaborado pelo Autor (2020)
Qual conversor utilizar? 
Como fazer o controle?
SP: resolução
Fonte: MOHAN, 2016.
Limite de ângulo: 160o -> Operação segura dos 
tiristores
Fonte: MOHAN, 2016.
Fonte: https://images.app.goo.gl/L1moPszUsRc8tJCs7
Comparação de custo AC vs. HVDC
Fonte: https://bit.ly/2RKhTon
HVDC com elo de 
corrente
Sistema HVDC
HVDC com elo 
de corrente
HVDC com elo 
de tensão
Fonte: MOHAN, 2014, p. 102.
HVDC convencional
• Uso de válvulas tiristorizadas (controle do acionamento);
• Requerem fonte de tensão síncrona para operar
• Considerar um arranjo de dois polos (positivo e negativo);
• Cada polo tem dois conversores tiristorizados;
• Uso de trafos Y-Y e Y-D -> defasagem de 30o.
• Indutância extra na linha para reduzir variações 
de corrente;
Fonte: MOHAN, 2016.
Operação básica do tiristor
Fonte: MOHAN, 2016.
Fonte: MOHAN, 2016.
HVDC: retificador de onda completa
Fonte: MOHAN, 2016.
HVDC: retificador de onda 
completa
Tensão CC média:
HVDC com elo de 
corrente e atraso no 
disparo
Sistema HVDC
HVDC com elo 
de corrente
HVDC com elo 
de tensão
Fonte: MOHAN, 2014, p. 102.
Fonte: MOHAN, 2016.
Fonte: MOHAN, 2016.
Perda por atraso de chaveamento:
Tensão fase-fase é   . Então a queda é:
O valor médio da tensão CC é controlado pelo ângulo de 
disparo!
Fonte: MOHAN, 2016.
Atraso em casos não ideais
Indutância do enlace comutação não instantânea
Fonte: MOHAN, 2016.
Atraso em casos não ideais
Queda de tensão adicional
A tensão de saída deve considerar esse efeito:
Fonte: MOHAN, 2016.
HVDC com elo de 
tensão
Sistema HVDC com elo de tensão
Presença de capacitor no lado 
CC
Fonte: MOHAN, 2016.
Sistema HVDC com elo de tensão
Fonte: MOHAN, 2016.
Capacitor 
HVDC
Fonte: https://images.app.goo.gl/8Nd3Z71xqrkpqS5y7
Modelagem ideal: transformadores de tap continuamente 
variável
Fonte: MOHAN, 2016.
Modelagem ideal: 
transformadores de tap
continuamente variável
Fonte: MOHAN, 2016.
Implementação – chaveamento com PWM
Fonte: MOHAN, 2016.
SP: revisão de 
consultoria em HVDC
Situação Problema
Você: consultor de planejamento de sistemas de transmissão.
Desafio: sistema com controle de reativos, sem que os 
reativos sejam consumidos pela rede CA
Utilização de HVDC
Fonte: Elaborado pelo Autor (2020)
Pode-se adaptar os 
conversores já existentes?
SP: resolução
• Conversor adequado: elo de tensão;
• Característica: uso de conversores transistorizados e 
chaveamento PWM;
• Uma lado CC com capacitor e outro lado CA indutivo;
• Porém: harmônicos de saída;
• Necessidade de filtragem;
SP: resolução
Vantagens:
• Rápidos e independentes para controle de fluxo de pot.
• Garantia de qualidade da onda gerada;
• Operação simples como retificador ou inversor;
• Operação em quatro quadrantes (FP atrasado ou
adiantado)
Válvula tiristorizada
150 kV 914 A
Sala de válvulas
Fonte: ABB, 2013.
Fonte: ABB, 2013.
Questão básica
Um conversor com elo de tensão 
utilizando transistores IGBT tem a 
estrutura conforme mostrada na figura a 
seguir:
Podemos ver que quando o sinal é de 
_________, apenas o transistor 
_________ conduz, e a corrente poderá 
então fluir no indutor de saída em ambas 
as direções, através do transistor superior 
se essa for _________ ou através do 
diodo superior se for _________.
Um conversor com elo de tensão 
utilizando transistores IGBT tem a 
estrutura conforme mostrada na figura a 
seguir:
Podemos ver que quando o sinal é de 
nível alto apenas o transistor superior
conduz, e a corrente poderá então fluir no 
indutor de saída em ambas as direções, 
através do transistor superior se essa for 
positiva ou através do diodo superiorse 
for negativa.
Recapitulando
Vantagens do HVDC
Maior a LT -> mais componentes!
RC é um filtro e atenua tensões.
Maior RC -> maior atenuação
DC -> ZL=0 e Zc=inf.
Fonte: elaborada pelo autor.
DC só transfere potência ativa! O 
que realmente interessa!
Vantagens do HVDC - 3
freq. seção efetiva Resist. 
DC usa toda a seção!!!
Fonte: elaborada pelo autor.
DC: facilidade de conexão entre sistemas distintos
• Mesma magnitude e polaridade
• Diodos protegem contra polaridade reversa
AC: dificuldade de conexão
• Mesma magnitude, fase, forma, frequência
Fonte: MOHAN, 2016.
Sistema HVDC com elo de tensão
Fonte: MOHAN, 2016.