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Type: Dissertação
Title: Análises de componentes supraharmônicos baseadas na norma CISPR 16: comparação dos métodos de medições e implementação de interface gráfica
Author: Nascimento, Gabriela Aida Costa do
First Advisor: Duque, Carlos Augusto
Co-Advisor: Mendes, Thais Martins
Referee Member: Silva, Leandro Rodrigues Manso
Referee Member: Ferreira, Danton Diego
Resumo: Na última década, as distorções de forma de onda entre 2 kHz e 150 kHz ganharam mais notoriedade e diversos laboratórios e centros de pesquisa passaram a fazer estudos sobre o tema. O termo supraharmônico (SH), dado a essa faixa de frequência, é relativamente recente e foi mencionado pela primeira vez por A. McAechern no IEEEPES GM 2013, em Vancouver. As emissões SH intensificaram-se, principalmente, pela expansão de fontes alternativas de energia conectadas ao sistema elétrico de potência (SEP), as quais necessitam-se de conversores estáticos de potência para realizar a conexão e são um dos principais causadores de emissões SH. Diante disso e da relevância que o tema demonstrou ter ganhado na última década, o presente trabalho objetivou estudar as distorções supraharmônicas e também os métodos de medição existentes, norteando-se pela norma CISPR 16. Tal norma propõe dois métodos de medição, os quais foram denominados neste trabalho de heterodine convencional e de método baseado na Short-Time Fourier Transform (STFT). Além destes, foi implementado um método alternativo chamado de heterodine modificado, no qual o uso da transformada rápida de fourier torna o processamento do sinal mais vantajoso em relação ao tempo de medição do que para o método heterodine convencional. Para validar os métodos existentes e fazer as devidas análises, foram utilizados sinais reais, disponíveis no banco de dados PANDA (equiPment hArmoNic Database), desenvolvido para troca de informações sobre medidas harmônicas de equipamentos entre laboratórios de todo o mundo, os quais comumente possuem conteúdo de distorção em alta frequência, como os de sistemas fotovoltaicos, os de carregamento de veículos elétricos e os de lâmpadas de LED. Também foram utilizados sinais sintéticos, cujas naturezas foram variadas em sinais de modulação AM, sinais de modulação FM e sinais sem modulação com diversos tipos de componentes SH previamente conhecidas. Todas as simulações foram realizadas no software MATLAB, no qual também foi implementada uma interface gráfica para facilitar as análises por um usuário final. Nessa interface, foi implementado o método de medição baseado na STFT e diversas análises e gráficos podem ser visualizados na mesma. Como resultado, apresentou-se um banco de dados robusto e as curvas de quase-pico para cada tipo de sinal nos três métodos utilizados. Por meio desses, foi possível averiguar e comparar os três métodos de estudo, atestando a viabilidade do método proposto neste trabalho, chamado de heterodine adaptado.Além disso, foram também apresentados resultados para a interface gráfica com variação de sinais sintéticos e reais.
Abstract: In the last decade, waveform distortions between 2 kHz and 150 kHz gained more notoriety and several laboratories and research centers began to carry out studies on the subject. The term supraharmonic (SH), given to this frequency range, is relatively recent and was first mentioned by A. McAechern at the IEEE-PES GM 2013 in Vancouver. SH emissions were intensified mainly by the expansion of alternative energy sources connected to the electric power system, whose connection is necessarily carried out by static energy converters, which are one of the main causes of SH emissions. Given this and the relevance that the topic has gained in the last decade, the present work aimed to study of the supraharmonic distortions and also the existing measurement methods guided by the CISPR 16 standard. This standard proposes two measurement methods, which were called in this work conventional heterodyne and the method based on Short-Time Fourier Transform (STFT). In addition to these, an alternative method called here modified heterodyne was implemented, in which the use of fast Fourier transform makes signal processing more advantageous in terms of measurement time than for the conventional heterodyne method. To validate the existing methods and perform the necessary analyses, real signals were used, available in the PANDA (equiPment hArmoNic Database database), which commonly have high frequency distortion content, such as photovoltaic systems, electric vehicle charging and of LED lamps. Furthermore, synthetic signals were used whose natures were varied in AM modulation signals, FM modulation signals and signals without modulation with different types of previously known SH components. All simulations were performed in MATLAB software, in which a graphical interface was also implemented to facilitate the analysis by an end user. In this interface, the measurement method based on STFT was implemented and several analyzes and graphs can be visualized in it. As a result, a robust database and quasi-peak curves were presented for each type of signal in the three methods used. Through these, it was possible to verify and compare the three study methods, attesting to the feasibility of the method proposed in this work, called adapted heterodyne. In addition, results were also presented for the graphical interface with variation of synthetic and real signals.
Keywords: Supraharmônicos
Analisadores espectrais
CISPR 16
Interface gráfica
Supraharmonics
Spectral analyzers
CISPR 16
Graphical interface
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Aberto
Attribution 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14365
Issue Date: 29-Jun-2020
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