Simulaciones para la carga tipo 1

El esquema correspondiente al sistema para su simulación en MatLab/Simulink es presentado en la figura 3.3:

1-El bloque correspondiente a la carga no lineal (CNL) esta descrito en el acápite 3.1 en él se ha empleado resistores cuyos valores de resistencia son de 100 ohm.

3-El circuito de potencia del filtro activo (FAP) incluye todos los elementos de la topología seleccionada que ya ha sido mostrada en anteriores figuras en el acápite correspondiente del capítulo 1: un inversor fuente de voltaje (IFV) con dispositivos IGBT, capacitor en el circuito de CD: 𝐶 = 0.1 𝐹 e inductancias en el circuito trifásico de CA 𝐿𝑎= 𝐿𝑏= 𝐿𝑏 = 5 𝑚𝐻

4-El generador de la señal de referencia (GSR) cuyo algoritmo matemático se ha analizado con anterioridad y sus componentes se muestran en la figura 2

5- El bloque de control de voltaje de corriente directa (Subsistema 11 en la Figura 3.3), se puede ver más detalladamente en su funcionamiento en la Figura 3.4, está compuesto por un controlador PI que toma como entrada el voltaje en los capacitores del circuito de directa del filtro y lo compara con un valor de referencia. La diferencia entre estas dos magnitudes constituye el error presente en el sistema de control y es corregido por el mismo. La función de este bloque consiste en estabilizar el valor de este voltaje del circuito de directa del filtro para el correcto funcionamiento del filtro.

6-El control por Modulación por Ancho de Pulso (MAP) cuya estructura ya fue mostrada anteriormente.

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de corriente para mediciones de los instrumentos.

Figura 3.3: Esquema en MatLab/Simulink a la Figura 2.1.

Figura 3.4: Sistema de control de voltaje en el bus de corriente directa del FAP.

En la Figura 3.5 se muestra los valores de la corriente demandada por la carga para la fase A. Como puede apreciarse el contenido de armónicos es alto. Las Figuras 3.6 y 3.7 las

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un FAP en el que se ha empleado la MAP como método de control del inversor, la Figura 3.7 muestra la forma de onda en el caso de que se ha empleado la MBH para las mismas condiciones de carga. Las gráficas evidencian una notable reducción del contenido de armónicos como resultado de la conexión del FAP en el sistema. El FAP inyecta al sistema el contendido de armónicos presente en la corriente de carga y dispensa así a la fuente de esta componente de carga, consiguientemente, la corriente que ésta entrega se aproxima de manera perceptible a una sinusoide.

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Figura 3.7: Corriente entregada por la fuente en la fase A (MBH)

En la Figura 3.8 se muestra el espectro de frecuencias de las corrientes demandas por la carga. En dicho espectro aparecerán armónicos de orden 3 y sus múltiplos dado que el sistema es de 4 hilos estando presente el conductor neutro. Tratándose de una carga balanceada es obvio que en el sistema de componentes simétricas de tres ejes desfasados 120º no habrá componente 0. Adoptando que el marco de referencia síncrono gira en sincronismo con la frecuencia fundamental, según el acápite 2.3 del capítulo II, entonces no aparecerán componentes de frecuencia cero en el eje cero, o sea, en las componentes homopolares del sistema de Park.

En la Figura 3.8 (MAP) se aprecia el contenido de armónicos de la corriente entregada por la fuente, es evidente la diferencia en el contenido de armónicos de ambas corrientes, esta diferencia está dada por la compensación del filtro activo. Las corrientes de la carga destacan un 3er y 5to armónico de amplitudes 15 % del fundamental cada uno y un coeficiente de distorsión armónica total (THD) del 24.6 %, mientras que la compensación del filtro ha sido capaz de reducir estas magnitudes a un 0.05 % y 0.35%, y 4.21 % respectivamente si se analiza el comportamiento de la corriente entregada por la fuente. Si en lugar del método de control del inversor por MAP (3.9) se emplea la MBH el espectro de frecuencias de la corriente demandada por la carga estará dado por la gráfica de la figura 3.10. En la figura 3.10 se muestran los niveles de compensación alcanzados por el FAP

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con un THD del 5.66 %.

Si apoyándose en la figura 3.11 se comparan los espectros de frecuencia resultantes de la aplicación de ambos métodos se aprecia que la distorsión armónica total de la corriente Ia no difiere ostensiblemente aun cuando el método por MAP ofrece mejores resultados. Sin embargo, el hecho de que este método desarrolle su mayor acción compensadora respecto al 3er armónico lo hace más recomendable para este tipo de cargas. Debe tenerse en cuenta que muchos de los elementos conectados a las redes son más sensibles a los armónicos además de que la selectividad de los filtros pasivos está mucho más comprometida para los mismos. Por otro lado, aun cuando el control por MBH es mucho más sencillo en su implementación y más robusto en sus acciones de control se corre el riesgo constante de que su frecuencia de operaciones exceda la frecuencia límite de trabajo de los dispositivos semiconductores.

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obtenida a través de la función powergui del Simulink.

Figura 3.9: Espectro de frecuencia de la corriente entregada por la fase A de la fuente calculado a través de la función powergui del Simulink (MAP)

Figura 3.10: Espectro de frecuencia de la corriente entregada por la fase A de la fuente calculado a través de la función powergui del Simulink (MBH)

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Figura 3.11: Comparación de espectros de frecuencia de la corriente Ia para ambos

métodos de control del inversor. 2da columna (MAP). 3ra columna (MBH).

Es de señalar que el filtro puede ser usado como un sistema de supresión de la componente cero de la corriente entregada por la fuente, para ello se debe generar señal de frecuencia cero en la componente homopolar en el sistema de Park, solo que dado el caso es innecesario porque la carga es balanceada.

In document Implementación de un filtro activo paralelo por modulación por ancho de pulso (página 45-51)