Estudo de controladores aplicados a inversores para UPS com operação ilhada
Bauru-SP
2013
MESTRADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
unesp
Hildo Guillardi Júnior
RESUMO
Esta dissertação apresenta o projeto, simulação e ensaio dos protótipos da etapa de
saída de uma Fonte de Alimentação Ininterrupta (UPS – Uninterruptible Power Supply)
monofásica de tensão igual a 127V e trifásica com tensões 220/127V a 4 fios, ambas de
frequência 60Hz e potência nominal igual a 1kVA para uso em operação ilhada. A validação
da metodologia de projeto foi realizada primeiramente em simulação, e depois,
experimentalmente utilizando-se diferentes tipos de cargas tipicamente encontradas em
instalações elétricas e diferentes tipos de controladores clássicos: PI (Controlador
Proporcional Integral), Ressonante e composição dos dois. Os ensaios experimentais
consistiram em duas etapas, regime e transitório, na primeira sendo avaliado o
comportamento estático do conversor com parâmetros como valor eficaz (RMS – Root Mean
Square) e a Distorção Harmônica Total (THD – Total Harmonic Distortion) da tensão de
saída e, na segunda, o comportamento frente à entrada e saída de cargas, evidenciando a
estabilidade do controle. Nas duas etapas foram aplicados procedimentos normatizados de
ensaios e os resultados foram comparados com os requisitos das normas aplicáveis a esse tipo
de conversor. Como dispositivo de controle utilizou-se um Processador Digital de Sinais
(DSP – Digital Signal Processing) de ponto fixo, responsável pelo cálculo do algoritmo de
controle e leitura dos sinais de tensões e correntes do inversor; sendo avaliada sua capacidade
de processamento frente à manutenção da qualidade e da frequência do sinal de saída. O
projeto aponta a necessidade do controle multimalhas, ou seja, o controle da tensão mais
corrente, devido à instabilidade criada em sua função de transferência ao alimentar as cargas
não resistivas. Também é mostrada, em simulação, a possibilidade de trabalho da interface de
potência do protótipo em outros propósitos: Retificador com Alto Fator de Potência (para
recarga da bateria), Fonte de Corrente (para interconexão com a rede elétrica) e, utilizando a
Teoria da Potência Conservativa (CPT – Conservative Power Theory), operação como Filtro
Ativo Paralelo (compensador de distúrbios relacionados à corrente elétrica).
