Development of a shunt active power filter with CSI and DC-Link current control

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e ComputadoresA Qualidade de Energia Elétrica é um assunto cada vez mais importante devido ao crescente número de problemas e custos relacionados com a diminuição dos níveis de Qualidade de Energia Elétrica. Para compensar os atuais problemas de Qualidade de Energia Elétrica foram desenvolvidos os filtros ativos de potência, que possuem uma resposta temporal rápida, sendo capazes de se adaptar dinamicamente às condições do sistema que estão a compensar. Nesta Dissertação de Mestrado são apresentadas as principais topologias de filtros ativos de potência, sendo que a utilizada foi o Filtro Ativo Paralelo. Esta é considerada uma das mais importantes, por ser capaz de efetuar compensações a nível das correntes. Para a implementação deste filtro ativo de potência foi necessário definir o tipo de inversor, a teoria de controlo e a técnica de modulação a serem utilizadas. Tendo isto em conta, foi efetuado o levantamento do estado da arte relativo aos inversores utilizados em filtros ativos de potência, assim como das principais teorias de controlo e técnicas de modulação aplicáveis no âmbito desta Dissertação. Após isto, foi selecionado o Inversor Tipo Fonte de Corrente (Current-Source Inverter - CSI). A teoria de controlo e a técnica de modulação escolhidas foram, respetivamente, a Teoria p-q e a Modulação Vetorial (Space Vector Modulation - SVM). O sistema de controlo e os circuitos de potência foram simulados no software PSIM para que seja possível validar a sua correta implementação e funcionamento. Uma vez obtida essa validação, os circuitos e sistemas de controlo foram implementados em laboratório, para verificar o seu funcionamento. Finalmente, é de referir que com esta Dissertação pretende-se contribuir para a investigação da utilização de Inversores Tipo Fonte de Corrente em Filtros Ativos Paralelos.Power Quality is a subject with ever increasing importance due to the rising numbers of problems and costs related with the reduction of the Power Quality levels. To compensate the Power Quality problems were developed active power filters that have a quick time response, and that are capable of adapting to the conditions of the system they are compensating. In this Master Thesis are presented the main topologies of active power filters, with the Shunt Active Power Filter being implemented. This topology is considered to be one of the most important active power filter topologies, because it is capable of performing current compensation. For the implementation of this active power filter, it was necessary to define the type of inverter, the control strategy and the modulation technique to be used. Regarding this, a research of the state of the art of inverters, control strategies and modulation techniques used in Shunt Active Filters was performed. After this, the Current-Source Inverter (CSI) was selected. The control strategy and the modulation technique implemented were the p-q Theory and the Space Vector Modulation (SVM), respectively. The control and power circuits were simulated using the software PSIM, so that their operation could be validated. Once this validation was obtained, these systems were implemented in laboratory, to assess their operation capabilities. Finally, it must be said that with this work it is intended to contribute to the research of the use of Current Source Inverters in Shunt Active Power Filters