Compensadores Série de Tensão Alternada

            Um estabilizador do tipo não-compensador de tensão processa toda potência da carga, em contrapartida, um estabilizador do tipo compensador de tensão processa apenas um percentual da potência da carga, proporcional à variação tolerável na tensão de entrada. Em outras palavras, um estabilizador de tensão do tipo compensador atua compensando as variações presentes na tensão de entrada. Os estabilizadores do tipo compensador ficam em série com a saída, daí a denominação de seriais, enquanto os convencionais não ficam em série, por isso são não-seriais.

Compensador série de tensão alternada.

Conversor CA-CA convencional - paralelo.

             Será mostrado como a tensão de compensação pode ser injetada em série com a tensão de alimentação da rede de energia elétrica, para gerar a tensão de saída (da carga), e como o conversor CA-CA, que realizará essa função é alimentado.

              Inicialmente abordam-se as formas de alimentação do conversor CA-CA, diferenciadas em alimentação pelo lado da rede, da carga e independente. Em seguida serão mostradas algumas maneiras de aplicar a tensão de compensação ao sistema. Finalmente ter-se-ão 6 possibilidades de implementar o condicionador de tensão alternada, sendo que estas podem ser aplicadas em qualquer condicionador, seja direto ou indireto, desde que usando o princípio da compensação série. Para outros conversores, que não usam o princípio da compensação série, as idéias aqui discutidas podem ser válidas, desde que adaptadas para cada caso em questão.

              A alimentação do conversor CA-CA usado para compensação série, pode-se dar de três formas diferentes:

1.       Pelo lado da rede – aquela na qual a alimentação do conversor é realizada pelo lado da rede de energia elétrica (fonte de alimentação). Mostrada na figura "a".

2.       Pelo lado da carga – aquela na qual a alimentação do conversor é obtida no lado da carga. Mostrada na figura "b".

3.       Independente – aquela na qual a alimentação do conversor é feita com uma fonte de alimentação independente. Mostrada na figura "c".

Condicionador série com alimentação pelo lado da rede.

Condicionador série com alimentação da carga.

Condicionador série com alimentação independente.

               No circuito do compensador série, pode-se aplicar a tensão de compensação ao sistema de diferentes formas. Aqui serão apresentadas três propostas e serão mostradas as principais distinções entre elas.

Injeção direta da tensão de compensação.

Injeção da tensão de compensação através de transformador com filtragem no primário.

Injeção da tensão de compensação através de transformador com filtragem distribuída.

Quanto ao isolamento do conversor:

             Para os conversores com alimentação pelo lado da rede ou pelo lado da carga, nos quais a alimentação do conversor CA-CA é a própria rede de energia elétrica ou a saída do sistema, há necessidade de isolamento através de transformadores. Este isolamento pode ser feito em dois pontos do circuito, ressaltando que isso é válido para conversores indiretos de link direto.

Isolamento no lado do retificador (entrada).

Isolamento no lado do inversor (saída).

              Um condicionador de tensão alternada deve ter a capacidade de alimentar qualquer carga conectada em sua saída e para isso necessita ser bidirecional para o fluxo de energia aparente, seja reativa ou ativa. Um estabilizador convencional é capaz de fornecer tensão regulada em sua saída, compensando variações na tensão das barras do sistema de energia ou quedas de tensão nas impedâncias da linha de transmissão e distribuição devido à corrente solicitada pelas cargas. No entanto, não é capaz de compensar variações na forma da tensão de entrada provocadas pela queda de tensão devido às cargas não-lineares sobre as impedâncias das linhas, ou pelo próprio sistema de geração. Assim, um estabilizador convencional, que corrige apenas o valor eficaz da tensão na saída, não necessita ter bidirecionalidade de energia harmônica.

Diagrama fasorial do condicionador de tensão

com barramento CC.

Diagrama fasorial do condicionador

sem barramento CC.

Fluxo de energia para o condicionador com alimentação pelo lado da rede.

Fluxo de energia para condicionador com alimentação pelo lado da carga.