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Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.) ESTUDO DE UM TAP HVDC BIDIRECIONAL EM FLUXO DE ENERGIA Felipo Corrêa Machado Setembro/2006 Orientador: Maurício Aredes Programa: Engenharia Elétrica Os modelos de Tap HVDC unidirecionais em fluxo de energia proporcionam acesso de pequenos e médios consumidores a um Sistema HVDC em qualquer ponto do elo cc, podendo ter suas cargas supridas por este sem influenciar em sua operação. Este trabalho vem apresentar a proposta de um novo Tap HVDC com topologia tal que permita que tanto consumidores quanto geradores possam se conectar ao Sistema HVDC e realizar intercâmbio de energia com este, descaracterizando os Sistemas HVDC como sistemas de transmissão ponto-a-ponto. O sistema ca local pode ser isolado ou estar conectado a um sistema ca qualquer com o qual o Tap HVDC deverá ser sincronizado. A nova topologia se propõe a manter o mesmo nível de confiabilidade e estabilidade original do Sistema HVDC ao qual estará conectada. No circuito de alta tensão do Tap HVDC Bidirecional tem-se três Pontes-H em série com o elo cc. Para compor cada Ponte-H, quatro GTO são dispostos de forma tal que permite o controle do sentido da corrente sobre o capacitor e o enrolamento do transformador no ramo central. A potência envolvida é da ordem de 5 % da potência do elo cc, o que justifica o tipo de conexão proposto para este conversor. Para composição da tensão trifásica os enrolamentos secundários de cada um dos três transformadores são conectados em Y. Este conversor cc-ca transforma corrente contínua em tensão alternada utilizando chaveamento PWM para entregar ao sistema ca energia de qualidade. Para isto, o sistema de controle de cada Ponte-H tem como objetivo controlar a tensão no secundário dos transformadores do Tap HVDC atuando na referência de corrente a ser aplicada no primário dos transformadores. O sistema completo, compreendendo o Sistema HVDC, o Tap HVDC e um Sistema ca, é modelado no simulador PSCAD, de onde são apresentados os resultados obtidos. iv
Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.) A BIDIRECTIONAL LOAD FLOW HVDC TAP STUDY Felipo Corrêa Machado September/2006 Advisor: Maurício Aredes Department: Electrical Engineering The unidirectional load flows HVDC Tap models provide access to small sized and medium sized consumers to HVDC System in any point of the dc link, which may have their loads supplied by the HVDC Tap with no influence in its operation. The present work intends to present a proposal of a new HVDC Tap with a topology which allow not only consumers but also generators to connect themselves to the HVDC System and perform an interchange of power with it, not characterizing the HVDC Systems as point-to-point transmissions. The local ac system can be isolated or be connected to any other ac system in which the HVDC Tap must be synchronized. The new topology intends to keep the same level of reliability and original stability with the HVDC System that it will be connected. In the Bidirectional HVDC Tap high voltage circuit, there are three H-Bridges in series with the dc link. To compose each H-Bridge, four GTO are disposed in order to allow the control of the current in the passive elements of H-Bridge. The power is about 5 % of the dc link power, which justify the type of connection proposed to this converter. To compose the three phase voltage, the secondary of the transformers are connected in Y. The dc-ac converter changes the continuous current in three phase voltage using PWM techniques to deliver to the ac system energy with quality. For this porpouse, the control of each H-Bridge controls the secondary voltages acting in the reference of current to be applied in the primary of the transformers. The complete system, embracing the HVDC system, the Bidirectional HVDC Tap and ac system, is modelated in the PSCAD simulator, where the results were obtained from. v
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