Introdução
A Eletrônica de Potência
A Área de Eletrônica de
Potência foi criada em 1957, com o lançamento no mercado
do tiristor. Durante a década de 60, muitos trabalhos
foram desenvolvidos, e já na década de 70, grande parte
dos sistemas de acionamentos com controles eletromecânicos
havia sido substituídos por sistemas baseados em
tiristores.
Os Dispositivos
Semicondutores de Potência
Apesar das vantagens do
uso dos tiristores convencionais (SCR), outros
dispositivos de chaveamento de potência foram
desenvolvidos ao longo dos últimos anos. A partir da
metade da década de 80, começaram a surgir os
dispositivos híbridos, utilizando a tecnologia bipolar
(dos transistores de junção) e a tecnologia MOS (Metal
Óxido Semicondutor). Estes novos dispositivos apresentam
como vantagens a baixa perda de condução, alta
velocidade de chaveamento e baixa potência de controle.
Entre eles podemos citar: o IGBT (Insulated Gate Bipolar
Transistor) e o MCT (MOS Controlled Thyristor).
O GTO
O GTO (Gate Turn-off
Thyristor) teve um desenvolvimento tal, que hoje já é
possível sintetizar conversores com potências na ordem
de 80 a 100 MVA. Além disto, existem projetos em
andamento para potências na faixa de 160 a 300 MVA.
Recentemente, foi lançado no mercado um outro dispositivo:
o GCT (Gate Commutated Thyristor) que apresenta, em relação
ao GTO, a vantagem de ser mais rápido e poder operar sem
circuitos "snubbers". Isto faz com que o
conversor de potência seja altamente eficiente e compacto,
havendo já projetos que preveêm a sua utilizaçãob
em conexão tipo back-to-back com potências na ordem de
1,5 GW.
Conceito FACTS e Custom
Power
No final da década
de 80 e início dos anos 90, foi lançado, nos Estados
Unidos, o conceito FACTS (Flexible AC Transmission
Systems). Mais recentemente, em 1995, foi introduzido também
o conceito de "Custom Power". Estes são dois
conceitos bastante interessante, pois tratam basicamente
da aplicação da Eletrônica de Potência em sistemas de
potência, visando um controle rápido e eficiente do
fluxo de potência, no caso da tecnologia FACTS, e uma
melhor qualidade da energia elétrica, no caso do
"Custom Power".
Este controle de fluxo de
potência pode ser obtido pelo uso de circuito de Eletrônica
de Potência que controlam rapidamente o ângulo de carga,
a impedância ou a tensão do sistema CA nos casos
da tecnologia FACTS. Nas aplicações tipo "Custom
Power", além destas variáveis, existe a preocupação
com a eliminação de harmônicos, desequilíbrios e variações
na tensão.
Motivação
O Grupo de Pesquisa
Desde 1988, o Grupo de
Eletrônica de Potência da COPPE/UFRJ
vem desenvolvendo atividades de pesquisas na área de
Filtros Ativos de Potência. A partir de 1992, com o
aparecimento da possibilidade de se aplicar a tecnologia
FACTS no Brasil, foram iniciados os estudos nesta área.
FACTS no Brasil
Atualmente, está sendo
construída, no Brasil, uma linha de transmissão que visa
o transporte da energia gerada em Tucuruí para a região
Sul (ligação Norte-Sul). Nesta linha de aproximadamente
1000 km e com potência da ordem de 1 GW serão instalados
dois compensadores série do tipo "Thyristor
Controlled Series Capacitor - TCSC". Estes
compensadores terão a função de controlar o fluxo de
potência na linha e também evitar possíveis oscilações
entre os dois sistemas.
Atualmente, as ferramentas
disponíveis para o estudo da estabilidade destes sistemas
depende de uma análise no domínio do tempo. Um dos
nossos objetivos será o desenvolvimento de funções de
transferências para estes equipamentos. Este é o
primeiro exemplo brasileiro de aplicação dos conceitos
FACTS, que envolvem uma ampla gama de equipamentos
baseados em eletrônica de potência.
Qualidade de Energia
Com o aumento das exigências
de melhor qualidade dos produtos industriais, certamente,
em futuro próximo, as indústrias irão necessitar de
energia elétrica de melhor qualidade do que é fornecida
hoje pelas concessionárias. Assim, prevê-se que será
fundamental um melhor controle da qualidade da energia elétrica
tanto em termos de controle de tensão, como do ponto de
vista de eliminação de harmônicos ou desequilíbrios.
Novos Dispositivos
FACTS
Uma série de outros
fatores motivam vivamente o desenvolvimento deste projeto.
Já é possível vislumbrar, por exemplo, que futuros
compensadores série não serão baseados em tiristores
como o que está sendo utilizada na ligação Norte-Sul,
mas sim em novos equipamentos baseados em chaves
semicondutoras auto-comutadas.
FACTS no Mercosul
Ligações assíncronas
entre os países do Mercosul também são projetos futuros
e , nestes casos, a conexão via elo de corrente contínua
em tensão, em lugar do tradicional elo de corrente é uma
opção que deverá ser empregada. Deve-se, ainda, pensar
no problema da inserção regional, para suprir pequenas
carga ao longo do corredor de transmissão em corrente
contínua. Em todas estas opções, as bases teóricas e
tecnológicas são ainda insipientes e não só motivam,
como justificam este projeto.
Objetivos
Gerais
