Aula1_Intro_ElePot
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Introdução à Eletrônica de Potência

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Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro
Centro Técnico Científico - Departamento de Engenharia Elétrica
Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro

 Entendimento - Eletrônica de Potência

- É a área da eletrônica que estuda o condicionamento da energia
elétrica visando obter maior eficiência (menores perdas nos processos
de conversão de energia) e qualidade (energia limpa em termos de
impacto ambiental).

- Basicamente, a Eletrônica de Potência pode ser entendida como a
“arte” de utilizar dispositivos semicondutores de potência em,
praticamente, TODOS, os segmentos elétrico e industrial.

Introdução à Eletrônica de Potência

 Aplicações - Eletrônica de Potência

- A Eletrônica de Potência, por ser interdisciplinar, faz uso de
conhecimentos em diversas áreas como máquinas elétricas, redes
elétricas, qualidade da energia elétrica, microcontroladores,
processamento de sinais em tempo real e eletrônica analógica.

Algumas Aplicações Envolvendo a Eletrônica de Potência:
 Redes Elétricas (Transmissão e Distribuição);
 Fontes Alternativas e Elementos Armazenadores de Energia;
 Levitação Magnética Supercondutora;
 Veículos Elétricos;
 Automação Industrial.

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Eletrônica de Potência (ENG 1452)
Prof. Luís Fernando Monteiro

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 Redes Elétricas

Em Redes Elétricas, a Eletrônica de Potência é utilizada para as seguintes
finalidades:

 Transmissão de Energia por Corrente Contínua (HVDC);
 Condicionamento da Energia Transmitida em Redes Alternadas (FACTS);
Melhoria da Qualidade da Energia em Redes de Baixa Tensão (Custom Powers);

 Conexão de fontes de energia alternativas (solar, eólica) na rede elétrica.

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Eletrônica de Potência (ENG 1452)
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 Sistemas HVDC
HVDC – High Voltage Direct Current
Empregada para transmissão da energia elétrica em Corrente Contínua para grandes
distâncias ou por cabos submarinos;
Também é capaz de interligar pontos com freqüências distintas ou não sincronizadas,
como o Brasil (60 Hz) e a Argentina (50 Hz).

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Estação
Conversora

Estação
Inversora

Elo de Corrente Contínua

Rede CA 3 Rede CA 3

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 Sistemas HVDC
Lançamento do cabo submarino da primeira instalação HVDC no mundo,
interligando a Suécia continental à ilha de Gotland em 1955.

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 Sistemas HVDC

Estação Conversora
Foz do Iguaçú

Estação Inversora
Ibiúna

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 Sistemas HVDC
Conjuntos de Tiristores

Estação Inversora de Gotland
Fabricante: ABB

Conjuntos de Tiristores
Estação Inversora de Ibiúna

Fabricante: ABB

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 Sistemas HVDC

Referências para Leitura:

[1] Flourentzou, N.; Agelidis, V. G.; Demetriades, G. D.; “VSC-Based HVDC Power Transmission
Systems: an Overview,” IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 24, no. 3, Março 2009, pp. 592 – 602.

[2] Saeedifard, M.; Iravani, R.; “Dynamic Performance of a Modular Multilevel Back-to-Back HVDC
System,” IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 25, no. 4, Outubro 2010, pp. 2903 – 2912.

[3] Zhang, L.; Harnefors, L.; Nee, H-Peter.; “Modeling and Control of VSC-HVDC Links Connected to
Island Systems,” IEEE Trans. on Power Systems, vol. 26, no. 2, Maio 2011, pp. 783 – 793.

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 Dispositivos FACTS
FACTS – Flexible AC Transmission System

Este conceito FACTS nasceu em 1988 quando Hingorani (1988) publicou o artigo
entitulado “Power Electronics in Electric Utilities: Role of Power Electronics in
Future Power Systems”.

Referência: Hingorani, N. G. (1988), “Power Electronics in Electric Utilities: Role of Power
Electronics in Future Power Systems”, Proceedings of IEEE, Special Issue on Power
Electronics, April.

Motivação em Utilizar Dispositivos FACTS:
 Aumentar a capacidade de transmissão de potência das redes CA;
 Controlar diretamente o fluxo de potência em rotas específicas de transmissão.

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 Dispositivos FACTS
Os dispositivos FACTS podem ser conectados em série ou em paralelo com a
rede elétrica.

~

Conversor
Eletrônico

iFvS vR

~
Conversor
Eletrônico

vS

vcomp

vR

FACTS Conectado em Paralelo à Rede CA FACTS Conectado em Série à Rede CA

XL XLiS iR XL XLi

vF

vF e iF em quadratura

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 Dispositivos FACTS

STATCOM - Austin, Texas
Fabricante: ABB

TCSC - Imperatriz, Maranhão
Fabricante: ABB

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 Dispositivos FACTS

Referências para Leitura:

[1] Watanabe, E. H.; Barbosa, P. G.; Almeida, K. C.; Taranto, G. N.; “Tecnologia FACTS – Tutorial,” SBA
Controle & Automação Vol. 9 no. 1 / Jan., Fev., Mar. e Abril de 1998, pp. 39 – 55.

[2] Hingorani, N.; “Flexible AC Transmissio,” IEEE Spectrum, Abril 1993, pp. 40-45.

[3] Gyugyi, L.; “Solid-state Control of AC Power Transmission,” Proceedings of Workshop on the Future
in High-Voltage Transmission: Flexible AC Transmission Systems, Cincinnati, Ohio, Novembro 1990,
EPRI TR-100504.

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 Custom Powers
Dispositivos Custom Powers podem ser entendidos como condicionadores ativos
de energia empregados em redes elétricas de distribuição, com o objetivo de
melhorar a qualidade da energia.

Motivação em Utilizar Dispositivos Custom Powers:
 Correção dinâmica do fator de potência;
 Compensar variações momentâneas de tensão;
 Filtragem Ativa de Tensões e Correntes harmônicas;
 Compensação dinâmica de Tensões e Correntes Desequilibradas.

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 Custom Powers
Os dispositivos Custom Power também podem ser conectados em série ou em
paralelo com a rede elétrica.

~

Conversor
Eletrônico

iFvS

~
Conversor