Mejora del control de los filtros activos de cuatro hilos para la supresión de corrientes armónicas

Resumen

La contaminación armónica es uno de los principales problemas que deterioran la calidad de la energía eléctrica en los sistemas de distribución eléctrica. Los efectos nocivos más evidentes de los armónicos son : Mal funcionamiento de ciertos equipos eléctricos debido a la presencia de contaminación armónica, daños en los disyuntores o condensadores afectados por una fuerte corriente armónica amplificada por resonancia y calentamiento de cables, condensadores y transformadores. En comparación con la solución clásica contra las perturbaciones armónicas, es decir, los filtros de potencia pasivos, el filtro de potencia activo paralelo (FAPP) es una solución con mejores prestaciones. Este trabajo de tesis se centra en el estudio y análisis del filtro activo paralelo trifásico con estructura de tensión de cuatro brazos (FAP4B), que proporciona compensación de potencia reactiva y supresión de armónicos en sistemas eléctricos trifásicos a cuatro hilos. Para llevar a cabo el acondicionamiento mencionado, esta tesis propone en el caso de las tensiones de la red equilibradas y sinusoidales, un algoritmo basado en la teoría PQ con un filtro SOGI ( Second Order Generalized Integrator) en lugar del filtro de paso baja clásico LPF, para calcular las corrientes de referencia de compensación, con el fin de eludir el inconveniente del LPF clásico relativo a la introducción de un retraso y la incapacidad de extraer perfectamente los componentes fundamentales de las corrientes de la carga a la pulsación ! = 2f (problema de desplazamiento de fase), que ralentiza la respuesta dinámica. En el caso de tensiones de red perturbadas, esta tesis propone un algoritmo SRF-MSTOGI-PLL de lazo de seguimento de fase basado en un integrador generalizado de segundo y tercer orden para calcular las corrientes de referencia de compensación, y evitar los problemas de la teoría PQ en condiciones de tensiones de red no ideales. El modelo matemático del sistema de corriente FAP4B, que se refiere a las corrientes de compensación, se obtiene en la referencia abc y luego en la referencia rotativa dq0, por lo tanto, el control de corriente FAP4B se implementa en los ejes dq0. También se modela matemáticamente el modelo que representa el sistema de tensión, que está relacionado con la tensión del bus continuo del FAP4B. A partir de este modelo es posible diseñar las ganancias del controlador proporcional-integral (PI) utilizado para controlar la tensión del bus continuo del FAP4B. En este contexto, esta tesis presenta un controlador robusto basado en la función de Lyapunov para la regulación de la tensión continuo que no requiere un modelo matemático lineal preciso a diferencia del controlador PI y permite una buena respuesta dinámica con y sin variación de carga. Esta metodología de proyecto permite obtener un mejor rendimiento de control del FAP4B. Para validar los análisis teóricos, así como para evaluar el rendimiento del FAP4B, se realizan simulaciones por ordenador con Matlab/Simulink. Palabras clave : Calidad de la energía eléctrica, Contaminación armónica, PQ, LPF, Filtro SOGI, SRF-MSTOGI-PLL, PI, Bus continuo, Función de Lyapunov