Norma Ieee 519

Tarea 1 Electrónica Industrial
Norma IEEE 519
Datos:
Considere un rectificador puente de diodos trifásico de 20kW con filtro capacitiva. El filtro capacitivo (DC link) tiene una capacidad de 6600uF y entre él y el rectificador se usa una inductancia de magnitud despreciable (Xdc =0.01% respecto de la Zbase del equipo). Este rectificador se alimenta desde una red trifásica de 380Vll, 50Hz,160kVA y Xcc=2% respecto de Zbase de la red.
1. Determine Rsce para este rectificador.
Se define la razón de corriente respecto a la corriente de corto circuito como:

Rsce=IccIL
La corriente de corto circuito se calcula por:

Icc=VNXcc

VN=Vll3=3803

Xcc=2%Zbase

Zbase=Vll3·IN

IN=SN3·Vll

Si sabemos que:

SN=160 KVA
Vll=380[V]

Entonces:

IN=243.09[A]
Zbase=0.9025[Ω]Xcc=0.01805[Ω] Lcc=57.45 [μH]
VN=219.39[V]
Icc=12154[A]

Ahora para calcular IL:

P3∅=3·Vll·I1RMS·cos⁡(α)

I1RMS=P3∅3·Vll·cos⁡(α)

Sabemos:
α=0
P3∅=20[kW]

I1RMS=30.38

Finalmente:

Rsce=1215430.38=400.06

2. Simule el circuito descrito mostrando la forma de onda de corriente por la red en el tiempo y haciendo un análisis en frecuencia que muestre los armónicos 5, 7, 11, 13. ¿Cumpleeste circuito con IEEE519?

Antes de la simulación debemos considerar los valores de Xdc y calcular el valor de la resistencia para la potencia Indicada

Xdc=0.00009025 [Ω] Ldc=0.2872 [μH]

R=V2P=14.44 donde V es voltaje peak (537.4)

Se simulo el circuito descrito a continuación con los datos obtenidos anteriormente

Figura 1 Circuito PSIM

Del circuito propuesto podemos medirla forma de onda de la red de la fase 1 y la total:

Figura 2 Análisis temporal de la corriente Figura 3 Análisis temporal de la corriente Total de la red

Ahora podemos hacer un análisis en frecuencia de la I1

Figura 4 Análisis en frecuencia de la corriente

Se puede desprender del grafico que la amplitud de la fundamental es 41.9, entonces podemosresumir la información en la siguiente tabla:
Armónico(h) | Amplitud | % respecto fundamental |
5 | 34.6 | 82.5 |
7 | 28.31 | 67.5 |
11 | 14.58 | 34.77 |
13 | 8.847 | 21.09 |
Tabla 1 Amplitud de los armónicos
Como el Rsce es 400 debemos cumplir con:

Figura 5 Norma del Rsce para valor 400

Vemos que ni para los armónicos <11 ni para el armónico11 y 13, cumplimos con la norma IEEE519.

3. Estudie el efecto de agregar inductancias adicional en la red Xadd y en el enlace DC Xdc (valores de 2,5, 7 y 10%.)(Separadamente para cada caso).

Primero calculamos los valores de las inductancias:
% de Zbase | Xadd[Ω] | Ladd[μH] |
2% de Zbase | 0.01805 | 57.45 |
5% de Zbase | 0.045125 | 143.63 |
7% de Zbase | 0.063175 | 201.09 |
10% de Zbase | 0.09025 | 287.27 |
Tabla 2Valor Inductancias para los porcentajes específicos

Ahora estudiaremos el efecto de la inductancia en la red

Figura 6 Circuito con Xadd

-Caso 1 Xadd es el 2% de Zbase:

Figura 7 Análisis temporal de la corriente Figura 8 Análisis en frecuencia de la corriente

-Caso 2 Xadd es el 5% de Zbase:Figura 9 Análisis temporal de la corriente Figura 10 Análisis en frecuencia de la corriente

- Caso 3 Xadd es el 7% de Zbase:

Figura 11 Análisis temporal de la corriente Figura 12 Análisis en frecuencia de la corriente

-Caso 4 Xadd es el 10% de Zbase:

Figura 13 Análisistemporal de la corriente Figura 14 Análisis en frecuencia de la corriente

Si hacemos un análisis como en la tabla 1 con respecto a la amplitud de los armónicos, vemos que ningún caso cumple con la norma IEEE 519, podemos notar que ningún caso el 5º armónico baja del 55% respecto de la fundamental. A continuación haremos el análisis agregando Xdc tal y como lo hicimos en la...