Controlador e tipologia eletrônica classe D para testador de relé

Abstract

Nesta tese é apresentada a análise e o projeto de amplificadores de tensão e corrente de tal forma que estes sejam empregados em testes de relés. Em uma primeira etapa, sãoo gerados sinais para testes de relés de até a 20th harmônica. A topologia de conversores classe D, usados em diversas aplicações em 50/60Hz foi utilizado para manter os valores de picos nominais produzidos por transformadores de tensão e de corrente convencionais. A análise dos amplificadores a respeito da estabilidade, é realizada através do método do Lugar Geométrico das Raízes (LGR), que, diferentemente do método tradicional do LGR, este é modificado e mantém a realimentação constante e a carga variável na entrada do relé. A análise da resposta em frequência, com diferentes valores de carga, foi realizada. Em uma segunda etapa deste trabalho, procurou-se estender a faixa na geração de sinais arbitrárias até a 50th harmônica em testes em relés de proteção e corrigir os desvios de fase e de magnitude no projeto dos amplificadores de tensão e de corrente. Foi proposta a compensação em frequência baseado num filtro adaptativo FIR, no qual os parâmetros do filtro são calculados através um algoritmo LMS entre a saída dos amplificadores e o sinal de referência. Os efeitos compensados pelo filtro adaptativo FIR, que limitam a geração de sinais nos amplificadores de tensão e de corrente, são devidos à taxa de amostragem que define a frequência de chaveamento dos IGBTs, isto é, as não-linearidades do segurador de ordem zero e o atraso computacional. Esta compensação produz valores em magnitude e fase, que são introduzidos por um filtro FIR na entrada dos amplificadores e assim produz os sinais desejados. Para a geração dos sinais de teste, os sinais de referência são armazenados num computador e reproduzidos, usando a saída analógica deste, condicionada para a entrada do amplificador. Os controladores dos amplificadores foram implementados por meio de um Processador Digital de Sinais (DSP) com Modulação por Largura de Pulso (PWM) e uma ponte monofásica IGBT. As análises teórica e numérica mostram que é possível estender a faixa de geração de frequências do amplificador de tensão e corrente, produzindo sinais de até a 50th harmônica com a inserção de um filtro adaptativo FIR. Resultados de simulações e resultados experimentais são apresentados para faltas típicas, incluindo componentes harmônicas em regimes estacionário e transitório.