Compensación de potencia reactiva y distorsión armónica de la corriente de línea usando un filtro activo paralelo monofásico

Abstract

"La calidad de la línea de alimentación de energía eléctrica se ve afectada por una serie de perturbaciones causadas, principalmente, por factores externos como lo son: fenómenos metereológicos, fallas al funcionamiento propio del sistema de distribución, y el funcionamiento de las cargas conectadas al sistema. El uso de estas cargas degrada la calidad de la energía utilizada, debido a la generación de armónicos, tanto de corriente como de voltaje, y demanda de potencia reactiva. Ante esta situación, los filtros activos de potencia suponen una solución atractiva para los problemas relacionados con un excesivo contenido armónico en las líneas de alimentación, pues su estructura basada en un inversor de voltaje (VSI) permite, simultáneamente, la cancelación de corrientes armónicas y la corrección del factor de potencia. Existen numerosas topologías para los filtros activos paralelos, en la presente tesis se muestra una topología que tiene la ventaja de manejar una sola rama de interruptores, pero presenta el problema de balancear el voltaje de los capacitores en el lado de corrientecontinua. La tesis se compone de seis capítulos. En el Capítulo I se presenta la introducción al presente trabajo. En el Capitulo II se obtiene un modelo matemático para esta topología, en el cual las variables de estado representan las dinámicas de la corriente de línea, la suma delvoltaje de los capacitores y la diferencia del voltaje de éstos. Además, se establecen los objetivos de control claramente con base en las variables de estado obtenidas. Una vez establecidos los objetivos de control, en el Capítulo III se diseña una ley de control que permite cumplir estos objetivos. La ley de control propuesta es dividida en tres lazos de control, uno interno para garantizar seguimiento de corriente, y dos lazos de control externos que garantizan regulación y balance de voltajes en los capacitores. Esta propuesta está basada en ideas de pasividad, control adaptable e inversión parcial del sistema; además presenta la ventaja de no depender de los parámetros del sistema y de sólo necesitar una medición de corriente (corriente de línea) y tres de voltaje (de línea y voltajes de capacitores). Finalmente se presentan en este capítulo algunos resultados de simulación. Como parte fundamental de esta tesis se llevó a cabo la implementación física de un prototipo de pruebas de filtro activo con la topología mencionada."