Transformadores de Estado Sólido: Estudo, Análise e Aplicação

Resumo: O primeiro sistema de energia elétrica,conceitualmente falando, data de 1882. Construindo por Thomas Edison, este sistema possuía uma potência aproximada de 540 kW e distribuía energia em corrente continua com nível de tensão de 110 V. Em 1886, após a invenção do transformador, foi construído por William Stanley e Franklin Pope (George Westinghouse) o primeiro sistema em corrente alternada. Este sistema possuía níveis de tensão de 500 V-3 kV-100 V. Apesar de ser um marco na história da distribuição em corrente alternada ainda existia um grande problema: os motores da época eram em corrente continua.
Com o nascimento de eletrônica de potência em 1901, o sistema elétrico é impulsionado a renovar, e em 1931 cicloconversores a arco de mercúrio são introduzidos nas ferrovias alemãs para tração elétrica.
Novamente a eletrônica de potência de estado sólido evolui com a invenção do tiristor, e novamente impulsiona a evolução não só do sistema elétrico, mas praticamente de quase todas as ramificações produtivas ou de consumo no qual há necessidade de processar a energia elétrica.
Atualmente a eletrônica de potência está inserida em quase todo processo produtivo ou bem de consumo da vida moderna. Conversores eletrônicos de baixa, média ou alta potência, podem ser encontrados desde aparelhos celulares, televisores, fontes de computadores, sistemas para acionamento de motores elétricos e até em grandes sistemas de transmissão e/ou geração de energia elétrica.
Além da potência desses conversores, características como topologia, modulação, perdas, quantidade de níveis, quantidade de portas (entradas/saídas), tipos de acoplamento (forma de interligação principal entre fontes e cargas), são fatores que tornam um conversor mais ou menos adequado para ser utilizado em uma determinada situação.
Retornando à história do avanço da eletrônica de potência, em meados dos anos 50, foi introduzido o conceito de transformador de estado sólido, ou em inglês SST (Solid State Transformer). Conceitualmente um SST é um equipamento, formado por um conjunto de semicondutores de alta potência, transformadores convencionais de média e/ou alta frequência e circuitos de controle, usado para favorecer um controle flexível no que diz respeito ao fluxo de potência para redes de distribuição de energia.
O SST pode atuar nos níveis de tensão de uma rede em corrente alternada (ca), trabalhando como um “transformador de tap variável” convencional, e também oferecer várias vantagens adicionais como:
• Bidirecionalidade de potência;
• Atuação ativa nas características de potência (tais como níveis de tensão e frequência);
• Contribuir para melhorar a qualidade da energia elétrica;
• Fornecer um roteamento eficiente de energia elétrica e auxiliar o blackstart do sistema;
• Ter capacidade de acomodar sistemas acumuladores de energia e servir como UPS.

Data de início: 2017-07-26
Prazo (meses): 48

Participantes:

Papelordem decrescente Nome
Aluno Doutorado Vinicius Secchin de Melo
Aluno Mestrado Jose Leandro Félix Salles
Aluno Mestrado Tatiana Saviato Macedo
Coordenador Walbermark Marques dos Santos
Pesquisador Lucas Frizera Encarnação

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