Tesis doctoral de Salvador Perez Litran
Esta tesis se enmarca dentro del ámbito de lo que se ha dado en llamar calidad de la potencia eléctrica. Pq, y en concreto dentro de los métodos encaminados a ¡a corrección de la falta de calidad de la onda eléctrica. En las últimas décadas, e! Concepto de calidad de potencia ha ido ganando cada vez más notoriedad dentro del ámbito de la ingeniería eléctrica, y hoy día, se ha convertido en una cuestión de sumo interés tanto para las compañías productoras y distribuidoras de energía eléctrica, como para los fabricantes y los consumidores finales. un problema de calidad de potencia se puede entender como una perturbación que hace que la tensión o la corriente del sistema difiera de su estado de referencia ideal. Esto ha conllevado estudios específicos para obtener una relación detallada de los fenómenos de compatibilidad electromagnética que provocan perturbaciones de la pq. Esta catalogación y sus valores límites vienen establecidos en los distintos estándares nacionales e internacionales. en la mejora de la calidad de la potencia se han propuesto diferentes soluciones basadas unas en filtros pasivos y otras en filtros activos. Estos filtros se pueden conectar en paralelo o en serie dependiendo del tipo de carga a compensar. También se pueden combinar ambos tipos de filtros (pasivos y activos) constituyendo lo que se conoce como filtro híbrido, donde el filtro activo puede mejorar la respuesta frecuencial del filtro pasivo. en esta tesis se han desarrollado estrategias de compensación para filtros activos de conexión serie (saf) y filtros híbridos formados por un filtro activo serie y un filtro pasivo paralelo (sappf). En el capítulo ii, se ha analizado el comportamiento funcional de ambas topologías lo que ha permitido efectuar un análisis crítico de las tres estrategias de control habituales en la bibliografía: control por detección de la corriente de fuente, control por detección de la tensión de carga y un control híbrido que incluye una combinación de estas dos estrategias. Así, se ha establecido la configuración y la estrategia de control más adecuada en función del tipo de carga y el origen de la fuente de distorsión. posteriormente en el capítulo iii, se ha obtenido el modelo en variables de estado de una configuración de filtro activo serie, saf, y de filtro activo híbrido sappf para las tres estrategias de control analizadas en capítulos anteriores. Esto ha permitido establecer distintas reglas de diseño, desde el punto de vista de la estabilidad y de la ganancia del sistema. en el capítulo iv se han desarrollado las formulaciones duales de las teorías de la potencia reactiva instantánea más conocidas y que son de aplicación al control de filtros activos de potencia de conexión serie. Las formulaciones duales referidas han sido la formulación pq original, formulación pq modificada, formulación dq de la tensión y la formulación pqr. Estas formulaciones han permitido establecer una estrategia de control cuyo objetivo ha sido conseguir potencia activa constante en el lado de fuente. Por otro lado, se ha desarrollado la formulación de la estrategia vd-vq basada en la descomposición ¡d-¡q para compensadores activos de conexión shunt. Esta nueva formulación ha permitido su aplicación al caso de un compensador activo serie. otra de las estrategias de compensación presentadas se apoya en el objetivo de que el conjunto carga equipo de compensación tenga comportamiento resistivo. Para ello se ha considerado una carga ideal resistiva y equilibrada. El desarrollo de esta formulación ha permitido la determinación de la tensión de compensación para el filtro activo serie. en el capítulo v se ha desarrollado una estrategia de control para un filtro híbrido compuesto por un filtro activo serie con un filtro pasivo de conexión paralelo sappf. Esta estrategia está basada en la optimización de la transferencia de potencia entre fuente y carga. Mediante la aplicación de los multiplicadores de lagrange se ha determinado el valor de la resistencia ideal equivalente del conjunto compensador-carga. El desarrollo de esta estrategia se ha realizado para un sistema multiconductor adaptándose posteriormente para ser aplicada en un sistema de cuatro conductores con un filtro activo de tres ramas. El funcionamiento de la estrategia de control propuesta ha sido inicialmente contrastada mediante las simulaciones de dos casos prácticos. esta estrategia también ha sido analizada desde el punto de vista de la estabilidad. Para ello se ha obtenido la función de transferencia del sistema y se ha aplicado el criterio de nyquist. El análisis del margen de fase ha permitido establecer el rango de valores de la resistencia equivalente para los que el diseño propuesto presenta un comportamiento estable. por otro lado, la aplicación de filtros activos de potencia requiere de un control de la tensión en el lado de del inversor. Para ello, se ha diseñado un lazo de control secundario que regula la tensión en los condensadores a un valor de referencia. éste incluye un controlador pl cuyos parámetros deben ser elegidos de forma que cumpla unas especificaciones determinadas en la respuesta sin que por ello se desestabilice el sistema. Así, se ha obtenido la función de transferencia del lazo de control secundario mediante una linealización del sistema en torno a un punto de trabajo, lo que ha permitido analizar la estabilidad del sistema y fijar los parámetros del controlador. El funcionamiento del lazo secundario junto con el principal se ha verificado a través de un caso de simulación. finalmente, se ha diseñado un prototipo experimental y se han presentado los resultados prácticos correspondientes a tres cargas diferentes: carga no lineal tipo hcs, equilibrada y de cuatro conductores, carga no lineal tipo hcs desequilibrada y de cuatro conductores y carga no lineal trifásica tipo hvs. Los resultados obtenidos han permitido verificar el comportamiento resistivo del conjunto compensador carga, eliminando los armónicos de la intensidad de fuente y compensando la potencia reactiva de la carga. El equipo de compensación se ha sometido a seis pruebas de inmunidad electromagnética, establecidas en la norma une-en 61000
Datos académicos de la tesis doctoral «ánalisis y diseño de filtros activos serie e híbrido para la mejora de la calidad de la potencia eléctrica«
- Título de la tesis: ánalisis y diseño de filtros activos serie e híbrido para la mejora de la calidad de la potencia eléctrica
- Autor: Salvador Perez Litran
- Universidad: Huelva
- Fecha de lectura de la tesis: 07/04/2011
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Patricio Salmerón Revuelta
- Tribunal
- Presidente del tribunal: José manuel Andújar márquez
- Manuel Castilla ibáñez (vocal)
- Jesús Rodriguez vazquez (vocal)
- Juan Carlos Montaño asquerino (vocal)