Diseño De Filtros Pasivos, Activos E Híbridos Para La Compensación Armónica De Cargas Trifásicas No Lineales
Páginas: 16 (3935 palabras)
Publicado: 1 de junio de 2012
Diseño de filtros pasivos, activos e híbridos para la compensación armónica de cargas trifásicas no lineales
Jesús R. Vázquez, J. L. Flores, Patricio Salmerón, Salvador P. Litrán
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Térmica Escuela Politécnica Superior. Universidad de Huelva Campus de la Rábida. 21819 Huelva (España) Tel.:+34 959 217585, fax:+34 959 217304 e-mail: vazquez@uhu.es,juanluis.flores@uhu.es, patricio@uhu.es, salvador@uhu.es
Resumen
En este trabajo se estudia el comportamiento de distintos compensadores de potencia de conexión paralela para la mitigación de armónicos de corriente en cargas trifásicas no lineales. Conocido el espectro armónico de la intensidad de una carga, el uso de filtros pasivos sintonizados a los armónicos de interés ofrecen una solución económicaal problema planteado, aunque pueden aparecen problemas de resonancia en el sistema. La utilización de filtros activos paralelos evita que aparezcan los problemas de los filtros pasivos, aunque en principio podría ser una solución de mayor coste. No obstante, en este último caso, es posible implementar estrategias de control más completas, pudiéndose añadir a los objetivos de compensación lacorrección de potencia reactiva o el equilibrado de la carga. Como extensión de las dos soluciones anteriores, existen configuraciones híbridas con filtros activos y pasivos como la que se propone en este trabajo, esto es, un filtro híbrido paralelo, compuesto por un filtro pasivo en serie con uno activo. En esta configuración, se solucionan los problemas de los filtros pasivos usando un filtro activode pequeña potencia, y por lo tanto de bajo coste. Con el objetivo de analizar los distintos tipos de acondicionadores, se ha realizado una comparativa, donde se presentan los resultados de simulación de un caso práctico, la compensación de un rectificador trifásico de potencia con una rama inductiva en el lado dc.
La comparativa realizada en este trabajo se centra en propuestas deacondicionadores de conexión paralela, usados para la compensación de cargas de tipo fuente de corriente. En la figura 1 se muestran las tres soluciones ensayadas: un filtro pasivo con ramas LC sintonizadas a los armónicos de mayor magnitud de la carga, figura 1a, un filtro activo de conexión paralela, figura 1b, y un filtro híbrido paralelo, constituido por uno pasivo en serie con uno activo, figura 1c.
iSiL
iC
iS
a)
iL
iC
Palabras clave: Armónicos, filtros pasivos, filtros
activos, filtros híbridos, calidad de la potencia.
1. Introducción
En los sistemas eléctricos, la existencia de cargas no lineales implica la aparición de corrientes y tensiones armónicas. Las cargas que implican la aparición de armónicos de corriente, como los rectificadores con alta inductancia en el ladodc, son denominadas cargas tipo fuente de corriente. Por otra parte, cuando hacen aparecer armónicos de tensión, como es el caso de los rectificadores con una rama dc altamente capacitiva, las cargas se denominan tipo fuente de tensión. Según el tipo de armónicos a eliminar, se han propuesto diferentes esquemas de compensación, [1-5], desde filtros pasivos y/o activos conectados en serie o enparalelo, hasta filtros híbridos pasivos-activos con distintas topologías, [7-13].
iS
b)
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iC
+ c) Figura 1. Esquemas de compensación paralela, a) con filtro pasivo, b) con filtro activo y c) con filtro híbrido
vC
Se estudia el comportamiento estacionario y dinámico de los tres esquemas de compensación presentados. En el filtro activo, las intensidades de compensación se obtuvieroncon la teoría vectorial de la potencia, [6]. En el filtro híbrido, las tensiones de compensación suministradas por el filtro activo son proporcionales a los armónicos de las intensidades de alimentación. El análisis teórico ha sido contrastado mediante la simulación de un caso práctico en el entorno MatlabSimulink.
Pueden utilizarse distintas estrategias de compensación para el control del...
Jesús R. Vázquez, J. L. Flores, Patricio Salmerón, Salvador P. Litrán
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Térmica Escuela Politécnica Superior. Universidad de Huelva Campus de la Rábida. 21819 Huelva (España) Tel.:+34 959 217585, fax:+34 959 217304 e-mail: vazquez@uhu.es,juanluis.flores@uhu.es, patricio@uhu.es, salvador@uhu.es
Resumen
En este trabajo se estudia el comportamiento de distintos compensadores de potencia de conexión paralela para la mitigación de armónicos de corriente en cargas trifásicas no lineales. Conocido el espectro armónico de la intensidad de una carga, el uso de filtros pasivos sintonizados a los armónicos de interés ofrecen una solución económicaal problema planteado, aunque pueden aparecen problemas de resonancia en el sistema. La utilización de filtros activos paralelos evita que aparezcan los problemas de los filtros pasivos, aunque en principio podría ser una solución de mayor coste. No obstante, en este último caso, es posible implementar estrategias de control más completas, pudiéndose añadir a los objetivos de compensación lacorrección de potencia reactiva o el equilibrado de la carga. Como extensión de las dos soluciones anteriores, existen configuraciones híbridas con filtros activos y pasivos como la que se propone en este trabajo, esto es, un filtro híbrido paralelo, compuesto por un filtro pasivo en serie con uno activo. En esta configuración, se solucionan los problemas de los filtros pasivos usando un filtro activode pequeña potencia, y por lo tanto de bajo coste. Con el objetivo de analizar los distintos tipos de acondicionadores, se ha realizado una comparativa, donde se presentan los resultados de simulación de un caso práctico, la compensación de un rectificador trifásico de potencia con una rama inductiva en el lado dc.
La comparativa realizada en este trabajo se centra en propuestas deacondicionadores de conexión paralela, usados para la compensación de cargas de tipo fuente de corriente. En la figura 1 se muestran las tres soluciones ensayadas: un filtro pasivo con ramas LC sintonizadas a los armónicos de mayor magnitud de la carga, figura 1a, un filtro activo de conexión paralela, figura 1b, y un filtro híbrido paralelo, constituido por uno pasivo en serie con uno activo, figura 1c.
iSiL
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a)
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Palabras clave: Armónicos, filtros pasivos, filtros
activos, filtros híbridos, calidad de la potencia.
1. Introducción
En los sistemas eléctricos, la existencia de cargas no lineales implica la aparición de corrientes y tensiones armónicas. Las cargas que implican la aparición de armónicos de corriente, como los rectificadores con alta inductancia en el ladodc, son denominadas cargas tipo fuente de corriente. Por otra parte, cuando hacen aparecer armónicos de tensión, como es el caso de los rectificadores con una rama dc altamente capacitiva, las cargas se denominan tipo fuente de tensión. Según el tipo de armónicos a eliminar, se han propuesto diferentes esquemas de compensación, [1-5], desde filtros pasivos y/o activos conectados en serie o enparalelo, hasta filtros híbridos pasivos-activos con distintas topologías, [7-13].
iS
b)
iL
iC
+ c) Figura 1. Esquemas de compensación paralela, a) con filtro pasivo, b) con filtro activo y c) con filtro híbrido
vC
Se estudia el comportamiento estacionario y dinámico de los tres esquemas de compensación presentados. En el filtro activo, las intensidades de compensación se obtuvieroncon la teoría vectorial de la potencia, [6]. En el filtro híbrido, las tensiones de compensación suministradas por el filtro activo son proporcionales a los armónicos de las intensidades de alimentación. El análisis teórico ha sido contrastado mediante la simulación de un caso práctico en el entorno MatlabSimulink.
Pueden utilizarse distintas estrategias de compensación para el control del...
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