Estudo e projeto de controladores aplicados na malha de controle de corrente de um filtro ativo de potência paralelo

Este trabalho apresenta o estudo, projeto e implementação de quatro estratégias de controle de corrente de compensação para uma topologia monofásica de Filtro Ativo de Potência Paralelo (FAPP), sendo estas denominadas, controlador PI Clássico no eixo de coordenadas ( ), controlador PI Clássico no eixo de coordenadas ( – ), Controlador PI Ressonante no eixo de coordenadas ( ) e Controlador PI Ressonante no eixo de coordenadas ( ). A tensão no barramento CC é controlada por um controlador PI clássico. O FAPP é composto por um inversor full-bridge conectado a rede elétrica, o qual opera de modo a fornecer à rede elétrica uma corrente de compensação, com a mesma amplitude e em fase oposta à corrente harmônica da carga. O algoritmo baseado no sistema de eixos de referência síncrona (algoritmo ) é utilizado para obtenção da corrente de referência de compensação. Análises matemáticas são realizadas de forma a obter o modelo que representa o sistema físico do FAPP. Além disso, é apresentada uma metodologia de projeto para a obtenção dos ganhos dos controladores PI das malhas de corrente e de tensão do barramento CC. É também apresentada à metodologia para sintonia das parcelas ressoantes dos controlador e . Resultados de simulação e experimentais são apresentados de forma a validar o desenvolvimento teórico realizado e comparar o desempenho do FAPP, quando submetido às estratégias de controle propostas.This work presents the study, design and implementation of three control strategies for compensating current in a single-phase Shunt Active Power Filter (SAPF), such as the conventional PI controller based on reference frame ( ), conventional PI controller based on reference frame ( ), PI plus resonant controller based on reference frame ( ) and PI plus resonant controller based on reference frame ( ). The DC bus voltage is controlled by using a linear PI controller. The SAPF consists of a full-bridge inverter connected to the grid. The main function of the shunt SAPF is to provide to the utility grid an adequate compensation current, containing the same amplitude and opposite phase of the load current harmonics. The algorithm used for obtaining the reference compensation current is based on the synchronous reference frame (SRF algorithm). Mathematical analyzes are developed in order to obtain the mathematical model which represents the SAPF physical system. In addition, it is presented a design methodology employed for obtaining the gains of the PI controllers used in both the compensation current and the DC-bus voltage loops. It is also presented methodology for tuning the resonant controllers. Simulation and experimental results are presented to validate the theoretical development and compare the performance of FAPP when submitted to the proposed control strategies