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J446: Sobre el impacto de las cargas no lineales en los sistemas de distribución con potencia constante sobre el voltaje de la red

marzo 9, 2012 in Corriente Alterna, Corriente Continua, Electrónica de Potencia, Energía Eléctrica, Energy Renewable, Estabilidad, Power Electronic, Power Quality Calidad de la Energía, rectificador eléctrico, Universidad Nacional de Ingeniería UNI
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Con la introducción de la electrónica de potencia en los aparatos de casa desde hace años, la carga de potencia constante (CPL) con su impedancia diferencial negativa (NDI) ha sido introducida en la electrónica de potencia basado en cargas. Un equivalente circuito de la electrónica de potencia basada en CPL muestro a continuación.

Este tipo de aparato tiene un DNI y puede causar un voltaje de red oscilatorio. Hoy por hoy, el número de esta forma de carga se ha incrementado rápidamente y puede continuar incrementándose en el futuro., porque ellos son insensibles a las fluctuaciones del voltaje de la red. Otra CPL que se muestra con una enorme número y cantidad de potencia en el futuro cercano es la carga de baterías para vehículos eléctricos. El cambio automático de los taps de los transformadores son usados hoy en varios niveles de voltaje y es bien conocido que el uso de estos pueden afectar la estabilidad. Nuevos desarrollos en este campo son transformadores con electrónica de potencia que logran regulación instantánea del voltaje bajo cambios de carga. Debido a estos desarrollos, se puede trabajar una área de distribución con un CPL en las futuras redes.

Un voltaje de red oscilatorio debido al NDI del CPL es un fenómeno que ya se ha mostrado en los sistemas eléctricos de pequeñas microredes a bordo de buques, donde generadores se tornan inestables debido a su sistema de control que responde a un gran número de CPLs. Ante el rápido número creciente de CPLs, hay estudios para el diseño de los futuros sistemas de electricidad que incluyen una gran posibilidad de sistemas de distribución local aislados en situaciones críticas.

J416: Armónicos y filtros en conversoras HVDC

febrero 12, 2012 in Corriente Alterna, Corriente Continua, Energía Eléctrica, Energía Renovable, HVDC, inversor eléctrico, rectificador eléctrico, Universidad Nacional de Ingeniería UNI
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Las conversoras HVDC introducen armónicos tanto AC como DC, los cuales son inyectadas en el sistema AC y a la línea DC respectivamente. Existen varios problemas asociados con la inyección de armónicos, algunos de estos problemas son los siguientes:

  1. Interferencia telefónica.
  2. Pérdidas de potencia y el consecuente calentamiento de las máquinas y capacitores asociados al sistema.
  3. Sobrevoltajes debido a las resonancias.
  4. Inestabilidad en el control de las conversoras, principalmente con control de fase individual (IPC) en la generación de los pulsos de disparo de los tiristores.
  5. Interferencia con los sistemas de control de ripple en gestión de la carga.

FILTROS AC

Los filtros AC poseen normalmente una doble función ya que por una parte se encargan de absorber los armónicos generadores por las conversoras y por otro lado proporcionan una parte de la potencia reactiva necesaria para el proceso de conversión. Los filtros para rectificadores de 12 pulsos se diseñan principalmente para filtras armónicos característicos del orden de 12n+/- 1, sin embargo, en condiciones anormales de funcionamiento de la estación se producen armónicas no características como los de 3er orden que también deben filtrarse.

Los armónicos no característicos son producidas principalmente por: (i) operación no balanceada de los dos puentes conversores que forman los conversores de 12 pulsos (ii) error en los ángulos de disparo (iii) voltajes AC no balanceados o distorsionados y (iv) transformadores con distinta impedancia. Los armónicos producidos debido a la primera causa son llamadas armónicos residuales. Estos se producen principalmente debido a diferencias en los ángulos de disparo de los dos puentes conversores, lo que guía a una desigual cancelación de armónicos de orden 5,7,17,19, etc. La impedancia desigual de los dos transformadores conversores que alimenta a las dos conversoras, también guían a armónicos residuales. Las últimas tres causas pueden guiar a la generación de armónicos de orden triple o doble.

Considerando todas las fuentes posibles de armónicos no característicos, se puede encontrar armónicos a partir del orden 2. La magnitud de éstos, es pequeña si se compara con la de los armónicos característicos. La principal consecuencia de este tipo de armónicos son: el incremento de las interferencias telefónicas e inestabilidad del sistema de control.

FILTROS DC

Estos filtros se encargan de reducir el componente AC de la señal continua que se desea obtener. Básicamente, son filtros pasa bajos diseñados para filtrar armónicos de varios órdenes. Se conectan en paralelo con la línea DC.

Armónicos de voltaje que puedan ocurrir en el lado DC de una estación conversora causan corrientes AC, las cuales pueden sumarse a la corriente DC de la línea de transmisión. Estas corrientes alternas de alta frecuencia pueden crear interferencia en los sistemas telefónicos vecinos a pesar de las limitaciones impuestas por el reactor de alisamiento. Los filtros DC, que son conectados regularmente en paralelo a la estación de los polos, son una efectiva herramienta para combatir estos problemas. La configuración de los filtros DC es muy semejante a la de los filtros AC.