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Diseño y simulación del control de un filtro activo de potencia paralelo trifásico

Enviado por Pablo Turmero

    edu.red Introducción La principal causa del deterioro de la calidad de suministro eléctrico, lo constituye el incremento de instalación de cargas no lineales, tales como: (Gp:) Variador de Velocidad (Gp:) Lámparas de Descarga

    edu.red Éstas cargas no lineales producen armónicos que pueden causar la distorsión de la señal de corriente o de voltaje de la red de suministro eléctrico. Lo cual causa daños o un malfuncionamiento de equipos eléctricos sensibles que se conectan a la red. Efecto de los Armónicos en la Fundamental Introducción

    edu.red Solución??

    edu.red Actualmente, los Filtros Activos de Potencia (FAP) Paralelo Trifásico se presentan como una alternativa de solución ante el problema de los armónicos de corriente. Filtro Activo de Potencia Paralelo Trifásico Solución

    edu.red Diseño y simulación del control de un filtro activo de potencia paralelo trifásico para la compensación de armónicos de corriente. Objetivo General: Objetivos

    edu.red Seleccionar la topología y los parámetros del filtro activo de potencia paralelo trifásico. Diseñar la estrategia de control existente bajo diferentes condiciones de operación. Simular el filtro activo utilizando Matlab-Simulink, para la validación del control del sistema. Objetivos Específicos:

    edu.red ¿Qué es un filtro activo de potencia paralelo trifásico? Dispositivo basado en electrónica de potencia que inyecta armónicos de corriente en un punto de conexión común (PCC) con un desfase de 180º. Diagrama de bloques de un FAP

    edu.red Topología de un filtro activo de potencia paralelo trifásico Modelo General del filtro activo de potencia paralelo trifásico

    edu.red Formado por dos etapas: La etapa de potencia y la etapa de control. Etapa de Potencia Etapa de Control Topología de un filtro activo de potencia paralelo trifásico

    edu.red Etapa de Potencia: Realiza la correcta compensación a la red, inyectando corriente en el punto PCC, esto lo logra mediante un sistema de control que garantiza que las corrientes inyectadas sigan la señal de referencia.

    edu.red El circuito lo constituye: Etapa de Potencia:

    edu.red Modelo de Simulink de la Etapa de Potencia

    edu.red El suministro eléctrico red trifásica de 120[Vrms]. Red de Suministro Eléctrico

    edu.red Donde, , voltaje de salida del convertidor. El voltaje DC del filtro se obtuvo a partir de la ecuación: Con estos valores obtenemos que : Determinación del Voltaje del Enlace DC Para la selección del voltaje se ha considerado lo siguiente: Sabiendo que: , índice de modulación.

    edu.red Inversor Trifásico Es un inversor alimentado por voltaje (Voltage Source Inverter, VSI), de cuatro ramales e interruptores controlados por un generador de pulsos.

    edu.red Comparador de señal modulante con la señal portadora Modulación por Ancho de Pulso Sinusoidal, SPWM (Sinusoidal, Pulse Width Modulation) Esta técnica consiste en generar pulsos de frecuencia determinados y hacer variar el ciclo de trabajo. Generador de Pulsos

    edu.red Generador de Pulsos Gráfico de la señal modulante Vsin y la portadora Vtri. , (b) Diferencia entre Vsin y Vtri, (c) Diferencia entre -Vsin y Vtri El propósito de utilizar la técnica SPWM, es debido a que la señal de corriente generada por el filtro se ajusta de mejor manera a los armónicos que generan la cargas no lineales, permitiendo así su compensación.

    edu.red Impedancia de Enlace con la Red Es el filtro inductivo que se coloca entre el inversor alimentado por voltaje (VSI) y la red de distribución de suministro.

    edu.red La inductancia fue escogida bajo el criterio [1] Donde, es la amplitud de la señal portadora. fs=40[KHz], es la frecuencia de conmutación del inversor. Voltaje de Salida del Convertidor Voltaje de referencia de almacenamiento del capacitor. Valor de a la inductancia: Impedancia de Enlace con la Red

    edu.red Capacitor de Enlace DC

    edu.red Fija voltaje en el Enlace DC limitando sus variaciones y provee energía durante los transientes. Función Para encontrar el capacitor, partimos de la ecuación del voltaje del capacitor Donde al despejar el capacitor tenemos que: Capacitor de Enlace DC

    edu.red El capacitor fue hallado de manera gráfica, y sabiendo que la integral de una función, es igual al área bajo la curva, tenemos que: Donde, La base (b), es igual al tiempo de carga. La altura (h), es igual a la amplitud de la corriente del capacitor y es igual al 1% del Capacitor de Enlace DC

    edu.red Aplicando la fórmula final y mediante el análisis de la gráfica tenemos que: . Gráfica de la corriente del capacitor. Capacitor de Enlace DC

    edu.red Principios de Operación: La compensación de armónicos de corriente se logra, inyectando igual pero opuestos componentes armónicos de corriente de la carga en el PCC, cancelando así la distorsión original. De lo cual se obtiene que: Etapa de Control:

    edu.red Partes del Sistema de Control Generador de corriente de referencia Lazo de control de corriente Lazo de control de tensión DC

    edu.red Generador de Corriente de Referencia La corriente de referencia se obtiene mediante el filtro Notch.

    edu.red Generador de Corriente de Referencia Filtro Notch Función: Permite el paso de todas las señales, excepto la designada.

    edu.red Controlador de Corriente Permite seguir la señal de referencia de la corriente que va a compensar los armónicos de la carga. Importante

    edu.red Controlador de Corriente

    edu.red Controlador de Corriente

    edu.red Controlador de Corriente El controlador de corriente tiene la siguiente función de transferencia. Utilizando la técnica del factor K: Función de Transferencia de la Planta.

    edu.red Controlador de Voltaje Se debe suministrar al inversor potencia activa necesaria para mantener el voltaje DC constante y suplir las pérdidas de conmutación Importante

    edu.red Controlador de Voltaje

    edu.red Controlador de Voltaje El controlador de corriente tiene la siguiente función de transferencia. Utilizando la técnica del factor K: Función de Transferencia de la Planta.

    edu.red Diagrama de Control

    edu.red Análisis de los Sags y Swells El análisis de los sags y swells, fue basado en casos extremos, donde sus parámetros fueron determinados en base a la información [15], la cual se presenta en la tabla II. Pruebas del Sistema

    edu.red Voltaje de la red, convertidor y del capacitor respectivamente ante la variación del sag al 10%. Simulación de un Sag al 10%

    edu.red Corriente del FAP, la red y la carga respectivamente ante la variación del sag al 10%. Simulación de un Sag al 10%

    edu.red Simulación de un Sag al 90% Voltaje de la red, convertidor y del capacitor respectivamente ante la variación del sag al 90%.

    edu.red ESTA PRESENTACIÓN CONTIENE MAS DIAPOSITIVAS DISPONIBLES EN LA VERSIÓN DE DESCARGA