La figura 4.31 muestra los momentos en que ocurren los disparos en el triac de la Fase A, tomando como referencia la onda de corriente, se observa que cada que ocurre un cambio de polaridad ocurre un disparo en el triac haciéndolo conducir, tanto en la polaridad positiva como en la negativa.
Señal de la onda de corriente de
la Fase A
Pulsos del disparo del triac de la Fase A
Figura 4.31 Formas de ondas de corriente y de pulso de disparo en triac. La figura 4.32 expone el comportamiento del triac, cuando se dispara a un ángulo de retardo en él, también muestra el pulso de que recibe el triac de la Fase A, tomando como referencia la onda de corriente, se expone lo el efecto del retardo del pulso en la corriente.
Señal de la onda de corriente de
la Fase A
Pulsos del disparo del triac de la Fase A
Retardo de la corriente
Figura 4.32 Formas de ondas de corriente y de pulso de disparo en triac, cuando el TCR opera con un ángulo de retardo de 15°.
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
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4.6 Conclusiones
En el presente trabajo se concluye que el compensador estático de VAR´S diseñado se puede implementar en el modelo de línea de transmisión aérea de DeLorenzo DLGTU102.2. Se comprobó que tomando la señal de tensión del sistema de prueba a través de un transformador se puede realizar un detector de cruces por cero, utilizando un comparador LM311 el cual genera los pulsos de 5 V para que sea manejado por el microcontrolador.
Se confirmó que es posible controlar el TCR con el microcontrolador 51MJ128 siendo una herramienta muy útil, ya que utiliza distintas funciones del mismo y a partir de detectar los cruces por cero permitió hacer operaciones para el manejo del ángulo de disparo hacia el tiristor bidireccional que define la inyección de potencia reactiva en el sistema. Además se comprueba que para el control de los tiristores bidireccionales se debía de aislar el circuito de control con el de potencia, es por esto que se utilizó un optoacoplador MOC3011.
Se comprobó que la demanda de potencia reactiva al final de la línea modifica los parámetros del MLA, afectando las tensiones corrientes y potencia en la entrada y al final de la línea. Se puede concluir que el TCR, no afecta directamente la onda de tensión del sistema, aunque en el triac presento muchas componentes armónicas, estas no afectan al sistema de simulación de la línea de transmisión. Cabe mencionar que la corriente generada por el TCR afecta directamente al sistema, insertando componentes armónicos de 3° y 5° orden, cuando aumenta el ángulo de retardo que permite la conducción de los triac.
4.7 Recomendaciones
Se recomienda el utilizar un solo transformador con una relación de 220/24 V, para así evitar conectar erróneamente, debido a que se debe tomar en cuenta la polaridad de los transformadores.
También se recomienda realizar el circuito de control de forma impresa para evitar fallas por falsos contactos.
ANEXOS
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ANEXO 1. FOTOGRAFÍAS Sistema de pruebas.
La figura A1 muestra el sistema a pruebas, y la forma en que se realizaron las mediciones de las pruebas con el analizador de calidad de la energía eléctrica Fluke, Serie 430.
UNIDAD DE ALIMENTACIÓN TRIFÁSICA DL 2108TAL
INTERRUPTOR DE POTENCIA DL 2108T02
MODELO DE LÍNEA AÉREA
DL 7901TT SISTEMA DE CONTROL
TRANSFORMADOR TRIFÁSICO DL1080TT
INDUCTORES
INSTRUMENTO DE MEDICIÓN
ANEXOS
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Sistema de control.
La figura A. 2 muestra el sistema de control. El funcionamiento del sistema de control, consiste principalmente en la estimación de las ondas de corriente, en base a la onda de tensión de fase, producida por el sistema de pruebas.
MICROCONTROLADOR 51MJ128 FUENTES DE CORRIENTE DIRECTA TRANSFORMADORES CONECTADOS EN SERIE CIRCUITO DE CONTROL
ANEXOS
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Transformador trifásico DL 1080TT.
Cuenta con tres bobinados, el bobinado primario de 3 x 380 con toma intermedia de 220 V, conexión estrella o triangulo. El bobinado secundario de 3 x 220 V, con tomas intermedias de +5%, -5%, -10%, -15% conexión en estrella, para la alimentación de tensión de línea de 3 x 380 V varias conexiones posibles en estrella, potencia nominal de 800 VA. El bobinado terciario 3 x 220 V conexión triangulo para estabilizar el tercer armónico de tensión, con potencia nominal de 266 VA [11]. Ver figura A.3.
TRANSFORMADOR TRIFÁSICO DL1080TT
MEDICIÓN DE LA CORRIENTE DE ENTRADA
EN EL MLA
ANEXOS
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Analizador de calidad de la energía eléctrica Fluke, Serie 430
Se eligió este analizador debido a que se pueden obtener las formas de ondas instantáneas de las principales características de una red eléctrica, además de monitorear sus variaciones en el tiempo. El analizador cuenta con un sistema de medición de multitareas, es decir, maneja simultáneamente todas las funciones de detección, medición, registro continuo y presentación de formas de onda de los diferentes parámetros. Ver la figura A.4.
Analizador de calidad de la energía eléctrica Fluke
ANEXOS
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ANEXO 2. Código de programación del microcontrolador 51MJ128. /* Archivos de cabecera */
#include <hidef.h> //macro para interrupciones
#include "derivative.h" //macro de declaraciones del MCU /* Declaracion de variables y constantes */
byte bandera=0; //bandera de proposito general unsigned long valor_canal_0=0;
unsigned long retardo=0; //parametro para hacer retardo char i=0; //variable de iteracion
//Salida, pulsos
char PTDD_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTDD char PTDDD_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTDDD char PTDPE_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTDPE char PTDSE_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTDSE char PTDDS_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTDDS char PTDIFE_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTDIFE //Push Boton, entradas
char PTGD_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTGD char PTGDD_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTGDD char PTGPE_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTGPE char PTGSE_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTGSE char PTGDS_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTGDS char PTGIFE_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTGIFE //declaración de variables
char PTFD_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTFD char PTFDD_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTFDD char PTFPE_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTFPE char PTFSE_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTFSE char PTFDS_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTFDS char PTFIFE_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTFIFE char PTCD_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTCD char PTCDD_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTCDD char PTCPE_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTCPE char PTCSE_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTCSE char PTCDS_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTCDS char PTCIFE_Config=0; //byte de inicializacion del registro PTCIFE
ANEXOS
Página 70
char TPM1SC_Config=0; //byte de inicializacion del registro TPM1SC char TPM1C0SC_Config=0; //byte de inicializacion del registro TPM1C0SC unsigned long new_DC=0; //variable para control del Angulo de disparo unsigned long tempo=0; //variable
/* Macros y definiciones */
#define Disable_COP() SOPT1 &= 0x3F //deshabilita el COP
#define INPUT_1() !(PTGD_PTGD0) //macro para lectura de tecla de incrementar DC presionada
#define INPUT_2() !(PTGD_PTGD1) //macro para lectura de tecla de decrementar DC presionada
#define INPUT_3() !(PTGD_PTGD2) //macro para lectura de tecla de decrementar DC presionada
#define INPUT_4() !(PTGD_PTGD3) //macro para lectura de tecla de decrementar DC presionada
#define Led1_On() PTDD_PTDD2 = 0; PTDDD_PTDDD2 = 1 //macro para encendido de LED
#define Led1_Off() PTDD_PTDD2 = 1; PTDDD_PTDDD2 = 1 //macro para apagado de LED
#define Led2_On() PTFD_PTFD5 = 0; PTFDD_PTFDD5 = 1 //macro para encendido de LED
#define Led2_Off() PTFD_PTFD5 = 1; PTFDD_PTFDD5 = 1 //macro para apagado de LED
#define Led3_On() PTCD_PTCD4 = 0; PTCDD_PTCDD4 = 1 //macro para encendido de LED
#define Led3_Off() PTCD_PTCD4 = 1; PTCDD_PTCDD4 = 1 //macro para apagado de LED
/* Declaracion de funciones */
void Delay(unsigned long retardo); //funcion para hacer reatrdos varios
void TPM1_Init(char TPM1SC_Config, char TPM1C0SC_Config); //funcion para inicializar el TPM
void PTC_Init(char PTCD_Config, char PTCDD_Config, char PTCPE_Config, char PTCSE_Config, char PTCDS_Config,char PTCIFE_Config);
void PTD_Init(char PTDD_Config, char PTDDD_Config, char PTDPE_Config, char PTDSE_Config, char PTDDS_Config,char PTDIFE_Config);
ANEXOS
Página 71
void PTF_Init(char PTFD_Config, char PTFDD_Config, char PTFPE_Config, char PTFSE_Config, char PTFDS_Config,char PTFIFE_Config);
void PTG_Init(char PTGD_Config, char PTGDD_Config, char PTGPE_Config, char PTGSE_Config, char PTGDS_Config,char PTGIFE_Config);
/* Funcion principal */ void main(void) {
Disable_COP(); //deshabilita el COP
PTG_Init(0x00,0x00,0xFF,0x00,0x00,0xFF); //pines inician en "0",pines como entrada, pullups, no slew, no strength y si
// Inicializacion del reloj:
MCGTRM = NVMCGTRM + 52; //Tome valor programado de fabrica del TRIM MCGC1 = 0x04; //Modo FEI divisor por 1
MCGC2 = 0x00; //Desactiva modo de reloj externo MCGC4 = 0x22; //Rango alto del DCO
//El reloj MCGOUT queda en 24999945 Hz
TPM1_Init(0x08,0x4C); //modo PWM EDGE ALIGN, reloj bus interno, divisor por 1, interr por canal
EnableInterrupts; //habilita interrupciones PTGPE=0xFF; //habilite pullups puerto G
for(;;) {//iteracion para lectura del teclado (for infinito)
do{ //espera a que pasen 200ms del TPM como temporizador }
while (bandera==0);
bandera=0; //aclare bandera Led2_On(); //encienda el LED Delay(1000);
Led2_Off(); //apague el LED */ Delay(20492+ 1575);
Led1_On(); //encienda el LED Delay(1000);
Led1_Off(); //apague el LED */ Delay(20982+1000);
Led3_On(); //encienda el LED Delay(1000);
Led3_Off(); //apague el LED */
} }
ANEXOS
Página 72
/* Funcion para inicializar el puerto D */
void PTD_Init(char PTDD_Config, char PTDDD_Config, char PTDPE_Config, char PTDSE_Config, char PTDDS_Config,
char PTDIFE_Config){
PTDD=PTDD_Config; //inicialice estado pines PTD
PTDDD=PTDDD_Config; //inicialice direccion de pines PTD PTDPE=PTDPE_Config; //inicialice estado de pullups PTD PTDSE=PTDSE_Config; //inicialice estado del slew rate PTD PTDDS=PTDDS_Config; //inicialice estado de drive strength PTD PTDIFE=PTDIFE_Config; //inicialice estado del filtro PTD
}
/* Funcion para inicializar el puerto G */
void PTG_Init(char PTGD_Config,char PTGDD_Config,char PTGPE_Config,char PTGSE_Config,char PTGDS_Config,char
PTGIFE_Config){
PTGD=PTGD_Config; //inicialice estado pines PTG
PTGDD=PTGDD_Config; //inicialice dirección de pines PTG PTGPE=PTGPE_Config; //inicialice estado de pullups PTG PTGSE=PTGSE_Config; //inicialice estado del slew rate PTG PTGDS=PTGDS_Config; //inicialice estado de drive strength PTG PTGIFE=PTGIFE_Config; //inicialice estado del filtro PTG
}
/* Funcion para inicializar el TPM1 en modo INPUT CAPTURE */ void TPM1_Init(char TPM1SC_Config, char TPM1C0SC_Config){
TPM1SC=TPM1SC_Config; //0x08 carga valor de configuracion para registo TPM1SC
TPM1C0SC=TPM1C0SC_Config; //0x44carga valor de configuracion para registo TPM1C0SC
TPM1CNTH=0; //aclare contador de 16 bits }
/* Funcion Delay: Retarda basado en una variable tipo entero */ void Delay(unsigned long retardo){
while(retardo>0){ //llego a cero? retardo--; //no --> decrementa }
ANEXOS
Página 73
/* Funcion de atencion a la interrupcion del TPM1 canal 0 */ interrupt VectorNumber_Vtpm1ch0 void ISR_TPM1_CH0 (void){ while(INPUT_1()){ //el DC new_DC =2909 ; // 0.001389 ms =10° 5627 } while(INPUT_2()){ // 0.00278 ms= 15° new_DC=4352; } while(INPUT_3()){ // 0.0037 ms=20° new_DC=5804; } while(INPUT_4()){ //0 ms new_DC=0; }
Delay( 10782 + new_DC + 2909 ); //hace retardo */ TPM1C0SC; //preparese para borrar bandera del canal TPM1C0SC_CH0F=0; //aclare bandera del canal valor_canal_0=TPM1C0V; //tome valor del canal
valor_canal_0=valor_canal_0 * 119; //se escala para ajustar valor a reloj interno del
//micro y a base de tiempo del TPM1 como INPUT CAPTURE bandera=1; //ponga bandera en "1"
GLOSARIO DE TÉRMINOS Página 74 GLOSARIO DE TÉRMINOS BL Susceptancia del TCR C Capacitancia en derivación CA Corriente Alterna CB’ Capacitancia de trabajo CE’ Capacitancia conductor-tierra CEV Compensador estático de VARS CL’ Capacitancia conductor-conductor
FACTS Sistemas Flexibles de Transmisión de CA G Conductancia en derivación
iL Corriente instantánea en el reactor del TCR
ILF Amplitud de la corriente fundamental en el reactor L Inductancia en serie
L’ Inductancia del modelo de línea
LE’ Inductancia de línea de retorno del modelo de línea MLA Modelo de Línea Aérea
R Resistencia en corriente directa
R’ Resistencia Ohmica a 20°C del modelo de línea RE’ Resistencia de línea de retorno del modelo de línea SEP Sistema Eléctrico de Potencia
STATCOM Compensador estático síncrono TCR Reactor controlado por tiristores THD Total Harmonic Distorsion
TSC Capacitor conmutado por tiristores
VARS Volts Amperes Reactivos
XL Reactancia inductiva
Zw Impedancia característica del modelo de línea
α Angulo de disparo del tiristor
σ Ángulo de conducción del tiristor
BIBLIOGRAFÍA
Página 75
BIBLIOGRAFÍA
[1] Juan Dixon, Senior Member, IEEE, Luis Morán, Fellow, IEEE, José Rodríguez, Senior Member, IEEE, and Ricardo Domke.”. Reactive Power Compensation
Technologies: State-of-the-Art Review”. IEEE publication, 2005.
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[3] Luis Enrique Coronel Mercado. “Aplicación De Compensadores Estáticos De Vars En Sistemas Eléctricos De Potencia”. Tesis que para obtener el grado de Maestro en Ciencias con especialidad en Ingeniería Eléctrica. Instituto Politécnico Nacional, SEPI ESIME, México, D.F. octubre, 2010.
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aplicaciones” 3ra Edición, Pearson Educación, México, 2004.
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[12] DE LORENZO SPA, “Modelo de Línea Aérea DL GTU102.2”, Manual.
[13] Diego Alejandro Múnera Hoyos, DEMO “Microcontroladores de 32 bits Coldfire V1/ Familia JM”, Revisión Técnica 0.1.