Circuitos L 1

Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, vol. 19 Nº 1, 2011, pp. 76-92

Simulación de sistemas eléctricos con cargas
no lineales y variantes en el tiempo
Simulation of electric systems with non-linear and time-variant loads
William Carvajal Carreño1   Gabriel Ordóñez Plata1   Andrés L. Moreno Wandurraga2
César A. Duarte Gualdrón1
Recibido 9 de noviembre de 2009, aceptado 17 de diciembre de 2010Received: November 9, 2009   Accepted: December 17, 2010
RESUMEN
En este artículo se propone una metodología, implementada en un programa de computador por medio
de una interfase gráfica con el usuario (GUI), que permite simular redes eléctricas con elementos no
lineales (principalmente convertidores de potencia), tanto en el dominio del tiempo como en el dominio
de la frecuencia. El métodopropuesto combina dos tipos de análisis en una herramienta flexible, de forma
que se puedan aprovechar las ventajas de cada uno de ellos, y que permita analizar sistemas lineales y
no lineales en el dominio del tiempo, sistemas lineales en el dominio de la frecuencia y sistemas mixtos
utilizando este método híbrido. La herramienta es un instrumento de cálculo versátil y completo que
puede ser usado deuna manera sencilla, para los estudios de análisis de propagación de armónicos en
las redes eléctricas. Se presentan ejemplos extraídos de la bibliografía utilizada en cursos de sistemas
de potencia, circuitos eléctricos y electrónica de potencia, así como sistemas de prueba para análisis de
cargas no lineales o variantes en el tiempo, generados como marco de referencia para las simulaciones
dearmónicos. Se analizan los resultados y se hacen observaciones acerca de las características de
convergencia y estabilidad algorítmica del método propuesto. Dada la complejidad y carga computacional
del análisis del método híbrido propuesto, se han seleccionado modelos de elementos, modelos de los
componentes del sistema y algoritmos apropiados, para que la solución del problema se realice dentro
delímites razonables de tiempo de simulación y consumo de recursos del equipo de cómputo.
Palabras clave: Armónicos, tiempo, frecuencia, híbrido, iterativo, lineal, Norton, SASP.
ABSTRACT
This paper deals with a methodology implemented in a computer program with a Graphic User Interface
(GUI) that allows us to simulate electrical networks (mainly power converters) with non linear elements.
Theproposed approach mixes two analysis types in a flexible tool, in that way, we can take advantage of the
features of each of them and it permits to analyze linear and non linear systems in the time domain, linear
systems in the frequency domain and mixed systems using the proposed hybrid method. The tool is intended
to be a versatile and comprehensive computation instrument. Besides, it can be used in astraightforward
way to analyze harmonic propagation in electrical networks. Examples from the literature used in electrical
circuits, power systems, and power electronics courses are shown. Likewise, in order to analyze non-linear
or time-varying loads, test systems were created as a benchmark for testing simulators of harmonics in
electrical systems. Simulation results are analyzed andobservations about the convergence features and
algorithm stability of the proposed method are given. Due to the complexity and computational burden of
hybrid analysis, we have selected element models, system models and suitable algorithms to guarantee that
the solution is reasonable in terms of simulation time and computer resources.
Keywords: Harmonics, time, frequency, hybrid, iterative, linear, Norton,SASP.

1 Escuela de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones. Universidad Industrial de Santander. Carrera 27, calle 9,
Ciudad Universitaria. Bucaramanga, Colombia. E-mail: carvajal_william@hotmail.com; gaby@uis.edu.co; cedagua@uis.edu.co
2 Coordinación de personal recursos y planeación. Corriente Alterna Ltda. Bogotá, Colombia. E-mail: amorenow@gmail.com

Carvajal Carreño,...