CONDICIONADOR DE ENERGIA MONOFÁSICO-TRIFÁSICO PARA REDES DE DISTRIBUIÇÃO EM ÁREAS REMOTAS.
Conversão monofásica para trifásica, processamento parcial de potência, sem transformador, condicionadores unificados de qualidade de energia.
O fornecimento de energia elétrica em áreas remotas desempenha um papel importante na melhoria da qualidade de vida e no desenvolvimento regional. No entanto, a implementação de redes de distribuição trifásicas nessas regiões permanece limitada devido aos elevados custos de infraestrutura, enquanto a energia elétrica disponível frequentemente apresenta baixa Qualidade da Energia Elétrica (QEE), caracterizada por variações de tensão de curta duração e distorções harmônicas. Soluções convencionais para o suprimento de cargas trifásicas a partir de sistemas monofásicos normalmente utilizam transformadores ou conversores que processam toda a potência da carga, resultando em aumento do custo, do volume e das perdas de potência. Esta tese propõe duas topologias de conversores 1ϕ3ϕ sem transformador, denominadas 1ϕ3ϕ-NC-UPQC e 1ϕ3ϕ-SC-UPQC, dotadas das funcionalidades de um Condicionador Unificado de Qualidade de Energia (UPQC). As topologias propostas são baseadas no princípio de processamento parcial de potência e permitem alimentar cargas trifásicas diretamente a partir de sistemas monofásicos, ao mesmo tempo em que realizam compensação de distúrbios de qualidade da energia elétrica. Além disso, ambas permitem a conexão de cargas trifásicas a quatro fios, possibilitando o atendimento de cargas desequilibradas e conectadas ao neutro. Como apenas uma fração da potência total da carga é processada pelos estágios eletrônicos, as topologias propostas apresentam potencial para redução das perdas, aumento da eficiência global e diminuição do volume, do peso e da especificação dos componentes. Os princípios de operação, a modelagem matemática, o dimensionamento e as estratégias de controle são apresentados, incluindo a implementação de controle repetitivo para aprimorar o desempenho em regime permanente e a resposta dinâmica. Os sistemas propostos são avaliados por meio de simulações em escala nominal e reduzida no MATLAB/Simulink, além de validação experimental utilizando um protótipo em escala laboratorial. Também são apresentados resultados experimentais de balanço de potência, eficiência global e índice de processamento parcial de potência. Os resultados demonstram que as topologias propostas permitem a operação confiável de cargas trifásicas a quatro fios alimentadas por sistemas monofásicos, mitigando distúrbios de tensão e reduzindo a distorção harmônica a níveis compatíveis com os limites normativos. Os resultados obtidos confirmam a viabilidade e a eficácia da abordagem proposta para aplicações em áreas remotas.