Análisis de Distorsión Armónica Aplicado a Dos Tipos de Drivers Dimerizables para Luminarias LED

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(1)ANÁLISIS DE DISTORSIÓN ARMÓNICA APLICADO A DOS TIPOS DE DRIVERS DIMERIZABLES PARA LUMINARIAS LED. CÉSAR ANDRÉS RINCÓN TRIANA JAVIER ANDRÉS MUÑOZ ROMERO. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA TECNOLOGÍA EN ELECTRICIDAD BOGOTÁ D.C. 2017.

(2) ANÁLISIS DE DISTORSIÓN ARMÓNICA APLICADO A DOS TIPOS DE DRIVERS DIMERIZABLES PARA LUMINARIAS LED. CÉSAR ANDRÉS RINCÓN TRIANA JAVIER ANDRÉS MUÑOZ ROMERO. Proyecto de grado para obtener el Título de Tecnólogo Eléctrico. Director Ing. Luis Antonio Noguera Vega Docente. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA TECNOLOGÍA EN ELECTRICIDAD BOGOTÁ D.C. 2017.

(3) Nota de aceptación: _________________________________ _________________________________ _________________________________ _________________________________ _________________________________ _________________________________. Presidente del jurado. _________________________________ Jurado. _________________________________ Jurado. Bogotá, abril de 2017.

(4) DEDICATORIA A nuestras familias que han sido la fuente de apoyo e inspiración para culminar esta etapa de aprendizaje, la obtención del título de Tecnólogo en Electricidad. A la Universidad Distrital Francisco José de caldas por dar la oportunidad de hacer posible este logro y con ella, al Ing, Luis Antonio Noguera, docente y director del proyecto, por brindar su conocimiento y experiencia, además de la iniciativa del proyecto. A los compañeros del grupo de proyecto, ya que gracias a su compromiso y entrega se pudo culminar con éxito la presente tesis de grado..

(5) AGRADECIMIENTOS. En primer lugar agradecemos a Dios por permitiros culminar este gran logro que nos llena de orgullo a nosotros y a nuestras familias, gracias por darnos fuerza y apoyo en aquellos momentos difíciles, superado con éxito los obstáculos que se os presentaron durante este recorrido. El presente proyecto fue realizado gracias a las instalaciones de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad Tecnológica, por ende queremos agradecer la oportunidad de realizar esta investigación, la cual fue bajo la supervisión del Ing. Luis Antonio Noguera, docente al cual queremos agradecer su paciencia, tiempo y dedicación empleados para el éxito del proyecto. A nuestra familia, la cual ha brindado todo el apoyo que se necesita en el desarrollo de una carrera universitaria. Espero se sientan orgullosos. A los compañeros, los cuales compartieron experiencias e hicieron que la culminación de materias fuera con el mayor gusto. A los docentes, que compartieron su conocimiento de la mejor forma posible, por su tiempo y pasión por la actividad de educadores..

(6) TABLA DE CONTENIDO pág. Abstract ........................................................................................................................................... 9 Resumen.......................................................................................................................................... 9 Introducción .................................................................................................................................. 10 Regulación por control de fase (TRIAC) ................................................................................. 10 Regulación por Modulación de Ancho de Pulso (PWM)......................................................... 12 Distorsión Armónica ..................................................................................................................... 14 Normas ..................................................................................................................................... 14 Conceptos Generales y Requisitos Comunes para todos los tipos de Instrumentos ................ 20 Clases de precisión de la instrumentación. ............................................................................ 21 Métodos de cálculo de THD. ................................................................................................. 21 Metodología .................................................................................................................................. 21 Criterios Iniciales ..................................................................................................................... 23 Resultados y Análisis .................................................................................................................... 26 Comparación Equipos de Medida ............................................................................................ 26 Caracterización de Lámpara LED ............................................................................................ 28 Caracterización de Controladores ............................................................................................ 31 Controlador tipo TRIAC ........................................................................................................ 32 Controlador de regulación por PWM..................................................................................... 35 Comparación con Investigaciones Relacionadas ..................................................................... 37 Conclusiones ................................................................................................................................. 41 Bibliografía ................................................................................................................................... 43.

(7) LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Forma de onda de entrada por control de fase. b: Control directo. a: Control inverso…………………………………………………………………………………………...11 Figura 2. Control de atenuación de LED por regulación Triac.................................................... 11 Figura 3.Control de atenuación de LED por PWM Fuente: Autoría Propia................................. 12 Figura 4. Ilustración del ángulo de fase relativa y los parámetros de corriente descritos para equipos clase C. .......................................................................................................................... 18 Figura 5. Diagrama de proceso para metodología aplicada. ......................................................... 23 Figura 7. Montajes Controlador PWM. ........................................................................................ 25 Figura 8.Montaje prueba DC lámpara LED. ............................................................................... 26 Figura 6. Montajes Controlador tipo TRIAC ................................................................................ 25 Figura 9. THDi vs Iluminancia. Controlador PWM con 3 luminarias en paralelo ....................... 27 Figura 10. THDi vs Iluminancia. Controlador tipo TRIAC con 3 luminarias en paralelo ........... 27 Figura 11. Iluminancia VS Corriente. Prueba DC en Lámpara LED ........................................... 29 Figura 12. Potencia disipada de los controladores ........................................................................ 30 Figura 13. Iluminancia VS Corriente. Comparación controladores tipo TRIAC y PWM ............ 31 Figura 14. THDi VS Iluminancia. Comparación controlador tipo TRIAC .................................. 32 Figura 15. THDi VS Corriente. Comparación controlador tipo TRIAC. ..................................... 33 Figura 16. THDi VS Iluminancia. Comparación controlador tipo PWM. .................................... 35 Figura 17. THDi VS Corriente. Comparación controlador tipo PWM. ........................................ 35 Figura 18. Forma de Onda capturada por osciloscopio. Corriente vs tiempo............................... 38 Figura 19. Reconstrucción de forma de Onda capturada por osciloscopio. Análisis con 10 armónicos. ..................................................................................................................................... 39 Figura 20.Reconstrucción de forma de Onda capturada por osciloscopio. Análisis con 40 armónicos. ..................................................................................................................................... 39.

(8) LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Límites para equipos Clase C. ........................................................................................ 18 Tabla 2. Límites para equipos Clase D.. ....................................................................................... 19 Tabla 3. Normas de los equipos de medida .................................................................................. 24 Tabla 4. Características técnicas Panel LED SYLVANIA ........................................................... 24 Tabla 5. Características técnicas controlador tipo PWM. ............................................................. 24 Tabla 6. Comparación distorsión armónica de controlador tipo TRIAC en configuración de 1 Lámpara con la norma IEC 61000-3-2. ........................................................................................ 34 Tabla 7. Comparación distorsión armónica de controlador tipo TRIAC en configuración de 3 lámáras con la norma IEC 61000-3-2. .......................................................................................... 34 Tabla 8. Comparación distorsión armónica de controlador PWM con la norma IEC 61000-3-2. 36 Tabla 9. Comparación distorsión armónica en punto de mayor THDi con norma IEC 61000-3-2, control tipo PWM………………………………………………………………………………. 36 Tabla 10. Contenido armónico de Philips y Aira 3W con dos modos de atenuación.. ................. 37 Tabla 11. Contenido armónico de controladores tipo TRIAC y PWM.. ...................................... 37 Tabla 12. Valores de THDi y potencia de las lámparas. ............................................................... 40 Tabla 13. Valores de THDi y potencia de los controladores. ....................................................... 40 Tabla 14. Valores de Potencia y THDi. ........................................................................................ 40 Tabla 15.Valores de Potencia y THDi del controlador PWM con 3 lámparas en paralelo. ......... 41.

(9) 9 Abstract The purpose of this project is to identify the behavior of the attenuation controllers used for the operation of LED lamps used in the commercial and residential sector. Through tests developed in the laboratory and with measuring equipment that allow compliance with the IEC 61000 standard, a harmonic distortion analysis was applied to TRIAC and PWM type controllers, comparing levels of illumination, THDi and current, in different configurations with Two measuring equipment. The experimental results show that the TRIAC controller presents harmonic distortion levels that do not comply with the parameters established by the standard, in comparison to the PWM controller, which complies with the norm in most of the attenuation levels. In addition, the existing normative and investigative state is identified, which at the national level lacks technical and experimental bases for this type of technology. Finally, it was observed that there are much more complex mathematical analysis methods which, applied to the results offered by the oscilloscope, can generate a higher level of accuracy compared to the quality analyzer. Resumen El propósito de este proyecto es identificar el comportamiento de los controladores de atenuación empleados para el funcionamiento de lámparas LED usadas en el sector comercial y residencial. Por medio de pruebas desarrolladas en el laboratorio y con equipos de medida que permiten dar cumplimiento a la norma IEC 61000 se realizó un análisis de distorsión armónica aplicada a controladores tipo TRIAC y PWM, comparando niveles de iluminación, THDi y corriente, en diferentes configuraciones con dos equipos de medida. Los resultados experimentales muestran que el controlador tipo TRIAC presenta niveles de distorsión armónica que no cumplen con los parámetros establecidos por la norma, en comparación con el controlador tipo PWM, el cual.

(10) 10 cumple con la norma en gran parte de los niveles de atenuación. Además se identificó el estado normativo e investigativo existente, el cual a nivel nacional carece de bases técnicas y experimentales para este tipo de tecnologías. Finalmente, se observó que existen métodos de análisis matemático mucho más complejos los cuales, aplicados a resultados ofrecidos por el osciloscopio, pueden generan un mayor nivel de exactitud comparado con el analizador de calidad. Introducción Actualmente, las luminarias LED (Light Emitting Diode) están siendo usadas con mayor frecuencia ya que, junto a las Lámparas Fluorescentes Compactas (CFL) han abastecido la creciente demanda energética gracias a su bajo consumo, accesibilidad y costo económico. (S. Uddin, Shareef, Mohamed, & Hannan, 2012). Se necesita un controlador AC/DC para su funcionamiento, y en este caso, la atenuación de la luminaria. Los controladores más implementados para la atenuación pueden ser análogos con modulación de ancho de pulso (PWM) y también por medio de un controlador (driver y dimmer) convencional que emplea un sistema conocido como regulación TRIAC, el cual pasa de corriente alterna a corriente continua y necesita de un dimmer empleado para el recorte de fase. Regulación por control de fase (TRIAC) Es el controlador más utilizado en la iluminación residencial y comercial. Su funcionamiento se basa en recorte de la onda AC, con un ángulo de regulación proporcional a la fase de la onda AC donde ocurre el corte. El recorte de señal más común se puede apreciar en la Figura 1 b. El control mide cada paso por cero de la señal AC, luego mantiene el periodo de retraso fijado para activar el interruptor TRIAC y alimentar la salida. La señal de salida tendrá una fracción menos cada medio periodo. El segundo tipo de control de fase, incluye un circuito para mantener el.

(11) 11 corte simétrico (así el tiempo de corte t+ de la semionda positiva sea el mismo al instante de corte t- de la semionda negativa). Un tercer tipo opera de forma inversa cortando la parte final de la onda también denominado como control de fase inverso (Figura 1 a). (Roberto Rivera Sierra, 2014). Figura 1. Forma de onda de entrada por control de fase. b: Control directo. a: Control inverso. Por Universidad Politécnica de Catalunya. Fuente: upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/23024/Memoria.pdf?sequence=1&isAllowed=y La manera más común de controlar el nivel de la iluminación del LED por medio de la regulación por TRIAC se observa en la Figura 2, donde se aprecia que quien regula la atenuación es el dimmer, el cual controla el recorte de fase del TRIAC.. Figura 2. Control de atenuación de LED por regulación Triac Fuente: Autoría Propia.

(12) 12 Regulación por Modulación de Ancho de Pulso (PWM) En la regulación PWM (Figura 3) los LEDs son alimentados por corrientes pulsantes a altas frecuencias en donde se varía el ancho de pulso entre la corriente directa nominal de la luminaria (para el máximo brillo) y cero.. Figura 3.Control de atenuación de LED por PWM Fuente: Autoría Propia Los LEDs se encienden y apagan pero la frecuencia es lo suficientemente elevada para asegurar que no sea perceptible a la vista y que esté fuera del rango audible para evitar problemas de ruido (aproximadamente 200Hz). El control se lleva a cabo ajustando el ciclo de trabajo (duty cicle) de la corriente inyectada a los LEDs. Entre más alto sea el ciclo de trabajo, mayor será el brillo por la alta corriente media suministrada a los LEDs. (Roberto Rivera Sierra, 2014) Los circuitos AC/DC que alimentan la luminaria se caracterizan por tener un comportamiento no lineal que produce fluctuaciones en las ondas fundamentales de voltaje y corriente, las cuales generan pérdidas de potencia a causa de la distorsión armónica. (Sarmiento & Molano, 2004)..

(13) 13 A nivel mundial, los estudios de calidad de potencia para luminarias LED dimerizables están enfocados en el sector residencial de baja potencia (menor a 10W). El mercado de iluminación en Colombia cuenta principalmente con las siguientes tecnologías: . Las bombillas CFL siguen liderando el mercado.. . Las luminarias LED más comercializadas son las aplicadas al sector residencial E27, las cuales se pueden adquirir fácilmente con control de atenuación de luz.. Para las edificaciones no residenciales la iluminación LED se está imponiendo con tendencias en el control de iluminación de acuerdo a la intensidad lumínica necesaria, y teniendo en cuenta que los sistemas de control para la dimerización más usados a nivel nacional son por PWM y regulación TRIAC, las cuales poseen diferencias en cuanto a costos e implementación. En Colombia, estas tecnologías no cuentan con estudios suficientes para evaluar los impactos por distorsión armónica que estas generan y que pueden clasificarse e implementarse de acuerdo a la norma IEC 61000–3-2. Con base en esto se desarrolló un estudio para determinar cómo es la contaminación armónica presentada por estos controles, las ventajas y desventajas presentadas de acuerdo a la distorsión armónica que generan. El estudio se basa en una metodología que describe el procedimiento para obtener los resultados y comparaciones, las cuales tienen referencia a caracterizaciones de los componentes del equipo de iluminación que se quiere analizar, posterior a esto, se hará una comparación en el ámbito normativo, la cual pretende evaluar el estado de aplicación de esta tecnología con estudios relacionados..

(14) 14 Distorsión Armónica. Teniendo en cuenta los requisitos para el control armónico en Sistemas de Energía Eléctrica, la norma IEEE Std 519-2014. “IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems - Redline”, (2014) afirma: Armónico (componente): Componente de orden superior a una de las series de Fourier de una cantidad periódica. Por ejemplo, en un sistema de 60 Hz, el orden armónico 3, también conocido como el “tercer armónico”, es 180 Hz. (p. 21). Distorsión Armónica Total (THD): La relación entre el cuadrado medio de la raíz del contenido armónico, considerando los componentes armónicos hasta el 50º orden y excluyendo específicamente las interarmónicas, expresado como un porcentaje del fundamental. Los componentes armónicos de orden superior a 50 pueden ser incluidos cuando sea necesario. (p. 29) Los elementos electrónicos aplicados a cargas con funcionamiento por corriente continua, por medio del cual rectifican la señal de entrada de corriente alterna a una frecuencia de 60 Hz, hacen que el circuito no lineal presente una distorsión de la forma de onda sinusoidal ideal. Uno de los principales tipos de distorsión son los armónicos, los cuales tienen una frecuencia que es múltiplo entero de la frecuencia fundamental (60 Hz) y que combinada con componentes de diferentes frecuencias, generan distorsión de la forma de onda. (Norma Técnica Colombiana, 2013) Normas Debido a la propagación de cargas no lineales conectadas a la red eléctrica, las cuales tienen un creciente uso en circuitos con un sinfín de aplicaciones, generando distorsión armónica..

(15) 15 (Sarmiento, 2001) Afirma que es de gran importancia determinar el grado máximo de influencia en la red por parte de los equipos que a ella se conectan, y los niveles de compatibilidad electromagnética mínimos que estos deben soportar para una adecuada operación, ya que traen un efecto altamente nocivo en la calidad de la potencia. Debido a esto el presente estudio basará sus resultados en una comparación respecto a las normas IEC 61000, las cuales tienen una estructura basada en la compatibilidad electromagnética (EMC) que para el caso de estudio serán las partes 3-2 Límites y 4-7 Técnicas de ensayo y medición. Como es de aclarar, el estudio basa su comparación en el THDi. La norma IEC 61000-3-2 especifica los límites permitidos de corrientes armónicas inyectadas en el sistema de suministro público por parte de aparatos eléctricos y electrónicos que tienen un consumo menor o igual a 16 A por fase en un sistema de BT. Para sistemas con tensiones nominales inferiores a 220 V (Línea a neutro) los límites todavía no han sido considerados, a pesar de ello se tomarán los parámetros establecidos por la norma que estén bajo la capacidad del estudio, dejando claro que en Colombia la red de suministro eléctrico monofásico es de 120 V. Para efectos de uso en la norma, se aclara que para la medición de armónicos se alimentaron los circuitos con una fuente que cumple con los anexos A y B. Además, se toma referencia a las definiciones dadas por la norma, identificando el circuito objeto de estudio como Equipo de Iluminación. “International Electrotechnical Commission (IEC)”(2014), define como: Equipos con una función primaria de generación y / o regulación y / o distribución de radiación óptica por medio de lámparas incandescentes, lámparas de descarga o LED. Se incluyen: . Lámparas y luminarias;.

(16) 16 . La parte de iluminación de los equipos multifunción en los que una de las funciones primarias de este es la iluminación;. . Balastos independientes para lámparas de descarga. y transformadores. independientes de lámparas incandescentes; . Equipos de radiación ultravioleta (UV) e infrarrojos (IR);. . Letreros publicitarios iluminados. . Atenuadores para lámparas distintas de las incandescentes.. Por lo anterior y con el fin de limitar la corriente armónica, el equipo (Luminaria) objeto de estudio del presente proyecto es Clase C, dentro de las definiciones dadas por la norma. Los límites de este tipo de carga, se describen en el apartado 7.3 de la misma “International Electrotechnical Commission (IEC)”(2014), de la cual se presentan los ítems que aplican para el análisis:  Potencia de entrada activa >25W Para los equipos de iluminación que tengan una potencia de entrada activa superior a 25W, las corrientes armónicas no deberán exceder los límites relativos dados en la Tabla 1. Para equipos de iluminación de descarga con atenuadores incorporados o que se componen de dimmers o atenuadores independientes construidos en un recinto, se aplicarán las siguientes condiciones: o Los valores de corriente armónica para la condición de carga máxima derivada de los límites porcentuales indicados en la Tabla 1; o En cualquier posición de regulación, la corriente armónica no deberá exceder el valor de corriente permitido en la condición de carga máxima;.

(17) 17 o El equipo deberá ensayarse de acuerdo con las condiciones indicadas en la cláusula C.5 de la norma.  Potencia de entrada activa ≤ 25 W Los equipos de iluminación de descarga con una potencia de entrada activa inferior o igual a 25 W cumplirán con uno de los dos conjuntos de requisitos siguientes: o Las corrientes armónicas no excederán los límites de potencia de la columna 2 de la Tabla 2, o: o La corriente del tercer armónico, expresada como porcentaje de la corriente fundamental, no excederá el 86% y la corriente del quinto armónico no excederá del 61%. Además, la forma de onda de corriente de entrada debe ser tal que alcance el umbral de corriente de 5% antes o a 60°, tenga su valor máximo antes o a 65° y no caiga por debajo del umbral de corriente del 5% antes de 90°, cualquier cruce a cero de la tensión de alimentación fundamental. El umbral de corriente es del 5% del valor pico absoluto más alto que se produce en la ventana de medición, y las mediciones de ángulo de fase se realizan en el ciclo que incluye este valor de pico absoluto, como en la Figura 4. Si el equipo de iluminación de descarga tiene un dispositivo de regulación incorporado, la medición se realiza únicamente en condiciones de plena carga..

(18) 18. Figura 4. Ilustración del ángulo de fase relativa y los parámetros de corriente descritos para equipos clase C. Nota. Recuperado de International ElectrotechnicalCommision IEC. Copyright 2014por BR Demo by Thomson Reuters (Scientific), Inc.. Tabla 1. Límites para equipos Clase C. Nota. Recuperado de International ElectrotechnicalCommision IEC. Copyright 2014por BR Demo by Thomson Reuters (Scientific), Inc..

(19) 19. Tabla 2. Límites para equipos Clase D. Nota. Recuperado de International ElectrotechnicalCommision IEC. Copyright 2014por BR Demo by Thomson Reuters (Scientific), Inc. La norma IEC 61000-4-7 establece las técnicas generales de ensayo y de medida de armónicos e interarmónicos, así como a los aparatos de medida, aplicable a las redes de suministro y a los aparatos conectados a éstas. Esta parte de la norma IEC 61000 se aplica a toda la instrumentación destinada a la medida de las componentes espectrales en el margen de frecuencia de hasta 9kHz que generan distorsión a la señal de tensión y corriente de la redes de distribución de 50Hz y 60 Hz. Dentro del análisis desarrollado se encontró la tasa de distorsión armónica total THD (THDY) la cual se encarga de representar la relación entre el valor eficaz de la suma de todas las componentes armónicas (YH,h) hasta un límite definido (hmax) y el valor eficaz de la componente fundamental (YH,1): ℎ 𝑚𝑎𝑥. 2. 𝑌𝐻,ℎ 𝑇𝐻𝐷𝑌 = √ ∑ ( ) 𝑌𝐻,1 ℎ=2. Ecuación 1. Nota. Recuperado de International Electrotechnical Commision IEC. Copyright 2014por BR Demo by Thomson Reuters (Scientific), Inc..

(20) 20. Donde Y representa el valor eficaz de la componente armónica, para el cálculo del THD de corriente se sustituye por I y para el cálculo del THD de tensión se sustituye por V. Para Hmax se usara un valor igual a 40 a menos que sea definido otro valor por la norma donde relacione los límites como la IEC 61000-3-2. Conceptos Generales y Requisitos Comunes para todos los tipos de Instrumentos Siguiendo la norma IEC61000-4-7, se tendrán en cuenta los instrumentos para los siguientes tipos de medidas: 1. Medida de emisión armónica 2. Medida de emisión interarmónica 3. Medidas por encima del margen de frecuencia armónica, de hasta 9kHz De manera rigurosa, las medidas de armónicos solo se realizaran sobre una señal de régimen permanente, para las señales fluctuantes (señales que varían a lo largo del tiempo) no se puede realizar un análisis de manera correcta solo por sus armónicos. Así las cosas, para obtener resultados comparables entre sí, se debe indicar un procedimiento simplificado y reproducible para las señales fluctuantes..

(21) 21 Clases de precisión de la instrumentación. Según los requisitos para su aplicación, se tienen dos clases de precisión (I y II), para el uso de instrumentos simples y de bajo costo. Para los ensayos de emisión, si las emisiones se acercan a los valores limites, se requiere la clase I superior, la descripción de las clases se encuentran en la Tabla 1 de la norma IEC61000-4-7. Métodos de cálculo de THD. Esta norma aprueba métodos de cálculo de THD como la transformada discreta de Fourier, la transformada rápida de Fourier, baterías de filtros (digitales) e incluso el análisis ondulatorio. Además, y en especial para los instrumentos de bajo costo, se puede considerar un límite temporal más corto, que dure solo un periodo. Sin embargo, no se deben utilizar estos equipos para la evaluación de la conformidad de las señales no estacionarias con los límites de emisión, ya que estas señales no pueden evaluarse de esta manera. Las características técnicas de los equipos que se basan en otro principio de análisis deben establecer el margen de incertidumbre ocasionado por diversos factores, incluyendo las características no estacionarias de la señal, el fenómeno anti-alisado y la pérdida de sincronismo. Metodología Se ejecutaron tres etapas para el desarrollo del proyecto, descritas en la Figura 5. La primera de ellas se basó en la investigación acerca de los tipos de controladores para luminarias LED dimerizables y sus aplicaciones en edificaciones no residenciales, el mercado y la demanda nacional de este tipo de tecnologías. En la segunda etapa se realizó un rastreo del estado del arte y normativo con el que cuenta este tipo de tecnología, encontrando como referencia principal la norma IEC 61000 partes 3-2 y 4-7, y varios estudios que ayudaron al cumplimiento de los objetivos planteados. A partir de la norma y con la disponibilidad del laboratorio de electricidad de la Universidad Distrital FJC-FT se seleccionaron los equipos con los que se desarrolló el.

(22) 22 proyecto. A partir de esto se seleccionaron dos tipos de controles (PWM y Regulación TRIAC), los cuales se trabajaran con luminarias de 12 W Por último se desarrollan los estudios y pruebas de laboratorio con configuraciones dadas como criterios iniciales para cada controlador, analizando el comportamiento del THDi, obteniendo los respetivos resultados con los cuales se realizó la comparación con la norma y otros estudios realizados.. INICIO. REVISIÓN DE ESTUDIOS RELACIONADOS REALIZADOS A NIVEL NACIONAL E INTERNACIONAL Evaluación de resultados y conclusiones de los documentos ESTADO NORMATIVO VIGENTE PARA DISTORSIÓN ARMÓNICA. IEC 61000 Compatibilidad Electromagnética. IEEE Std 519-2014. IEC 61000-4-7 Técnicas de ensayo y medida. Consulta y selección de equipos disponibles en el laboratorio de electricidad TIPOS DE SISTEMAS DISPONIBLES PARA CONTROL DE LA ILUMINACIÓN LED 1. IEC 61000-3-2 Límites.

(23) 23. 1. Estado mercado y demanda nacional de tecnologías. Selección de luminarias y controladores Configuración y caracterización equipo de iluminación seleccionado. Control por regulación TRIAC. Control por regulación TRIAC. ANÁLISIS Y DESARROLLO EXPERIMENTAL Comparación frente a otros estudios. Resultados. Comparación de controladores. Comparación de equipos de medida. CONCLUSIONES. FIN. Figura 5. Diagrama de proceso para metodología aplicada. Fuente: Elaboración propia. Criterios Iniciales Este tipo de investigación cuantitativa se realizó a partir de los montajes, equipos de iluminación y de medida descritos a continuación:.

(24) 24 EQUIPO ANALIZADOR DE CALIDAD DE POTENCIA Y ENERGÍA - FLUKE 435 SERIE II. NORMA Métodos de IEC 61000-4-30 medida utilizados edición clase A Armónicos IEC 61000-4-7 EN 61010 No aplica. PINZA AMPERIMÉTRICA FLUKE i310s LUXÓMETRO DIGITAL MODELO HD450 EXTECH INSTRUMENTS OSCILOSCOPIO TEKTRONIX TBS1202B- Armónicos IEC 61000-3EDU 2:A1/A2 SONDA OSCILOSCOPIO TOO0201 SERIE UL 61010-031 10X IEC 61010-031 /A1 Tabla 3. Normas de los equipos de medida Fuente: Elaboración propia Panel LED 12 W SYLAVANIA Potencia 12w Tipo LED Temperatura del color 6500 K Protección IP 20 Tensión 85 V- 265V Flujo luminoso 700 lm Tabla 4. Características técnicas Panel LED SYLVANIA. Fuente: www.sylvaniacolombia.com/LiteratureRetrieve.aspx?ID=234077 DRIVER OPTOTRONIC OT40W OSRAM SYLVANIA ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS ENTRADAS Tensión (VAC) 120V-277V (± 10%) 120V 277V Corriente (A) 0,42 0,17 THDi carga máxima <10% <20% SALIDAS Corriente (mA) 400-1400mA Tensión (VDC) 10-55VDC Potencia (W) 40W ATENUACIÓN Control 0 - 10V Tipo Análogo, PWM. Tabla 5. Características técnicas controlador tipo PWM. Fuente: assets2.osramamericas.com/im/img/us-dam-62139.

(25) 25 Para los siguientes montajes se utilizó una fuente, la cual aporta una señal sinusoidal pura libre de contenido armónico (UPS):. Figura 6. Montajes Controlador tipo TRIAC Fuente: Elaboración propia. Figura 7. Montajes Controlador PWM. Fuente: Elaboración propia.

(26) 26. Figura 8.Montaje prueba DC lámpara LED. Fuente: Elaboración propia Resultados y Análisis Se realizaron una serie de pruebas con base en los montajes, configuraciones y equipos de medida descritos en la metodología, donde se obtuvieron valores y datos que permitieron realizar un análisis de distorsión armónica para cada equipo de iluminación LED y posterior a eso respectivas comparaciones que permiten obtener resultados sustanciales. Comparación Equipos de Medida Se realizó la comparación entre el Analizador de Calidad de Potencia y Energía - FLUKE 435 SERIE II y el Osciloscopio TEKTRONIX TBS1202B-EDU para el análisis de THDi de los controladores a evaluar donde se observó que la diferencia entre los dos datos no es significativa como se aprecia en las siguientes graficas:.

(27) THDi. 27 24% 22% 20% 18% 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4%. Prueba Osciloscopio. 200. 400. 600. 800. 1000 1200 Iluminancia [lux]. Prueba Analizador. 1400. 1600. 1800. 2000. Figura 9. THDi vs Iluminancia. Controlador PWM con 3 luminarias en paralelo. Fuente: Elaboración propia 450%. Prueba Osciloscopio. Prueba Analizador. 400% 350%. THDI. 300% 250% 200% 150% 100% 0. 200. 400. 600 800 Iluminancia [lux]. 1000. 1200. 1400. Figura 10. THDi vs Iluminancia. Controlador tipo TRIAC con 3 luminarias en paralelo. Fuente: Elaboración propia. En el osciloscopio, el cálculo del THDi se desarrolló aplicando la Serie Trigonométrica de Fourier donde se utilizó el método de integración numérica de la regla del trapecio teniendo en cuenta que el margen de error es bastante bajo en comparación a otros métodos de integración. Además, se consideraron ∆t diferentes, con el fin de encontrar el número de datos para el cual la.

(28) 28 diferencia entre las mediciones y los cálculos matemáticos fuera la mínima posible. (Rafael Felipe Forero Diaz & José Luis Rodriguez Ladino, 2015) Finalmente, se compararon los valores de THDi calculados a partir de la serie, con los obtenidos en las mediciones realizadas con el Analizador de calidad de energía. Se calculó del error relativo de la medición realizada con el osciloscopio (Valor medido Vm) y el valor registrado por el analizador de calidad (Valor verdadero Vv) a partir de la siguiente ecuación. (Rafael Felipe Forero Diaz & José Luis Rodriguez Ladino, 2015) 𝐸𝑟 =. 𝑉𝑚 − 𝑉𝑣 ∗ 100% 𝑉𝑣. Ecuación 2. Calculo del error relativo. Recuperada de: Tesis Universidad Distrital Francisco José de Caldas, (Rafael Felipe Forero Diaz & José Luis Rodriguez Ladino, 2015). El resultado obtenido al calcular el error entre mediciones es inferior al 5% lo que demuestra que tanto osciloscopio como el método de integración numérica utilizado cumple los requisitos establecidos por la norma, además se observa que el osciloscopio genera una mayor captura de datos lo cual supone una mayor precisión al momento de realizar el análisis de distorsión armónica siempre y cuando se utilice un método de integración numérica y un ∆t que permitan el cumplimiento de la norma al momento de realizar el análisis. Para efectos de esta investigación se desarrollara el análisis del THDi de los controladores únicamente con el analizador de calidad FLUKE 435 Serie II. Caracterización de Lámpara LED. Se realizó un ensayo a las lámparas LED con una fuente variable de corriente continua, en la que se tomaron valores de corriente, tensión e iluminancia. Se hace esto con el fin de poder parametrizar las potencias de los controladores..

(29) 29. 3000 1 Lámpara LED. Iluminancia [LUX]. 2500. 311,5 ; 2221. 2000 1500 1000 500 0 0,0. 100,0. 200,0 300,0 Corriente DC [mA]. 400,0. 500,0. Figura 11. Iluminancia VS Corriente. Prueba DC en Lámpara LED. Fuente: Elaboración propia En la Figura 11 se puede observar el comportamiento de la lámpara LED sin algún otro elemento de control, estos valores fueron aprovechados para calcular los valores de potencia disipada por los controladores en las pruebas posteriormente descritas, además se obtuvo el valor de iluminancia a potencia nominal, el cual se puede visualizar en la Figura 11 como 2221 LUX a 311,5mA. Para dar relación de la potencia consumida por los equipos de atenuación, se realizó una breve diferencia de la potencia consumida por las lámparas en la prueba DC (Figura 8) y la potencia total consumida por todo el equipo de iluminación (montajes Figura 7 y Figura 6). Con esta diferencia se calcula la potencia de los controladores, como se observa en la siguiente figura:.

(30) 30 16. 14,11. 14 Controlador TRIAC. Potencia (W). 12. Controlador PWM. 10 8 6 4 2. 4,01. 0,80. 0,21. 0,5. 0,20. 0. 1 Lámpara. 2 Lámparas. 3 Lámparas. Figura 12. Potencia disipada de los controladores. Fuente: Elaboración propia En la Figura 12 se puede ver la tendencia de la potencia que tienen los controladores en cada montaje realizado para este estudio, estas mediciones sólo se tiene en cuenta para dar a conocer que el controlador tiene un consumo de potencia significativo. Hay que tener en cuenta que el controlador tipo PWM es de una potencia mayor a la luminaria, ya que comercialmente es el único que se obtuvo con mayor facilidad en el mercado nacional. Para cada controlador se tomaron datos basados en la intensidad luminosa que generaba(n) la(s) lámpara(s) alimentada(s) al respectivo controlador, así como la corriente que consume cada uno de estos desde la fuente. Se dieron distintos rangos en las respectivas pruebas, donde se pudo hacer un rastreo de datos que permitió ver la tendencia de comportamiento de cada uno de los montajes. Las variables a considerar por el instrumento de medición Fluke 435 serie II fueron: corriente, tensión, potencia activa, frecuencia, componentes armónicas de corriente y THDi. Las cuales se tomaron en un rango de tiempo para cada intervalo de 10 segundos..

(31) 31 Caracterización de Controladores. 3000 [1 Lámpara TRIAC] [2 Lámparas TRIAC] [3 Lámparas, TRIAC] [1 Lámpara PWM] [2 Lámparas PWM] [3 Lámparas, PWM]. Iluminancia [LUX]. 2500 2000 1500 1000 500 0 0,0. 100,0. 200,0 Corriente [mA]. 300,0. Figura 13. Iluminancia VS Corriente. Comparación controladores tipo TRIAC y PWM. Fuente: Elaboración propia En la Figura 13 se puede ver el comportamiento de cada sistema de iluminación, cabe aclarar que la iluminancia que se tomó es el promedio de las respectivas lámparas tomando como base el total de iluminación que proporciona el atenuador al sistema. Claramente se observa la diferencia que tienen los sistemas y configuraciones implementadas, los principales resultados con base a esta gráfica son los siguientes: . Por un lado se tienen las tres configuraciones en el sistema tipo TRIAC, donde se puede identificar que después de un punto la iluminación se mantiene casi constante, pero la corriente sigue aumentando a pesar de que la intensidad luminosa es muy baja en comparación al valor de iluminancia nominal obtenido en la prueba con fuente DC, por lo tanto no se podría decir que se saturan los LED, por el contrario, el controlador no es capaz de entregar más potencia a su salida..

(32) 32 . El sistema de control por PWM tiene un comportamiento proporcional respecto a las dos variables, y más cuando este se acerca a su potencia nominal, como se puede ver en la curva de las tres lámparas, las cuales no llegan a su valor nominal de iluminación y su consumo es menor respecto a las otras configuraciones. Por el contrario, cuando se tiene una sola lámpara la corriente de consumo es mayor pero su nivel de iluminancia sobrepasa el límite de su valor nominal, esto se debe a que la potencia nominal del controlador PWM es aproximadamente 3 veces la potencia nominal de la lámpara.. La Figura 13 representa la base del análisis, ya que en ésta se pueden ver los valores e intervalos relacionados en los siguientes resultados proporcionados por el FLUKE 435 serie II y Luxómetro Extech: Controlador tipo TRIAC 450. 1 Lámpara, TRIAC 2 Lámparas, TRIAC 3 Lámparas, TRIAC. 400. THDi [%]. 350 300 250 200 150 100 0. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. Iluminancia [LUX] Figura 14. THDi VS Iluminancia. Comparación controlador tipo TRIAC. Fuente: Elaboración propia.

(33) 33 500. [3 Lámparas, TRIAC]. 450. [2 Lámparas, TRIAC]. [1 Lámpara, TRIAC]. 400. THD I [%]. 350 300 250 200 150 100 0,0. 100,0. 200,0 300,0 Corriente [mA]. 400,0. 500,0. Figura 15. THDi VS Corriente. Comparación controlador tipo TRIAC. Fuente: Elaboración propia Como se puede ver en la Figura 14, se tienen las tres configuraciones, la iluminancia que se tomó es el promedio de las respectivas lámparas, como se dedujo anteriormente. Se puede ver que el controlador tipo TRIAC en los niveles más bajos de atenuación y en el punto de mayor iluminancia genera mucha más distorsión armónica, por el contrario, cuando la lámpara emite de 1000 a 1300 [LUX], el THDi es el más bajo registrado en las pruebas, estos mismos puntos se comportan con la misma proporción de corriente como se puede ver en la Figura 15, donde la corriente aumenta en aproximadamente la misma proporción a medida que se agregan luminarias. En contraste con la norma IEC61000-3-2, en la columna 2 de la Tabla 2, cuando se analiza una luminaria, la cual consume entre el dimmer, driver y lámpara máximo 6,67 W, se obtiene lo siguiente:.

(34) 34. Orden armónico. Corriente armónica Máxima corriente armónica por vatio por vatio (mA/W) permisible (mA/W). 3 7,075 3,4 5 5,516 1,9 7 5,123 1 9 4,836 0,5 11 4,398 0,35 Tabla 6. Comparación distorsión armónica de controlador tipo TRIAC en configuración de 1 Lámpara con la norma IEC 61000-3-2. Fuente: Elaboración propia La Tabla 6 se realizó con los valores obtenidos de la prueba con el nivel máximo de consumo al tener una lámpara como carga, el THDi es de 291,06%. En cuanto a la carga de tres lámparas el valor máximo de potencia es de 18,5 W, que en comparación a la Tabla 1 de la norma se obtuvo: Máxima corriente armónica permitida expresada como un porcentaje de la corriente fundamental [%] 2 92,068 2 3 73,239 9,18 5 62,979 10 7 51,630 7 9 52,730 5 Tabla 7. Comparación distorsión armónica de controlador tipo TRIAC en configuración de 3 lámáras con la norma IEC 61000-3-2. Fuente: Elaboración propia Orden Corriente armónico armónica [%].

(35) 35 Controlador de regulación por PWM 25 [1 Lámpara, PWM]. THDi [%]. 20. [2 Lámparas PWM]. [3 Lámparas PWM]. 15 10 5 0. 500. 1000. 1500 2000 Iluminancia [LUX]. 2500. 3000. Figura 16. THDi VS Iluminancia. Comparación controlador tipo PWM. Fuente: Elaboración propia 25 [1 Lámpara, PWM] [3 Lámparas, PWM]. 20. THDi [%]. [2 Lámparas, PWM]. 15 10 5 0,0. 50,0. 100,0. 150,0 Corriente [mA]. 200,0. 250,0. 300,0. Figura 17. THDi VS Corriente. Comparación controlador tipo PWM. Fuente: Elaboración propia En la Figura 16, se aplican las mismas condiciones que en la Figura 14, como se puede ver el valor máximo de THDi es de 22,97%, siendo la única variación significativa de este valor cuando se alimentan tres lámparas del controlador, pero este mismo valor, en la Figura 17 representa aproximadamente la misma corriente al tener dos y una lámpara como carga..

(36) 36 Este controlador hace que el consumo de corriente sea aproximadamente constante al tener una, dos o tres lámparas conectadas, lo único que varía es el nivel lumínico total que provee al sistema que esté conectado. Teniendo en cuenta los datos obtenidos en las pruebas, se realizó una comparación de la distorsión armónica con la norma IEC 61000-3-2 (Tabla 1). La carga máxima se encontró cuando se conectó 1 lámpara (Figura 17) y se llevó al máximo de iluminancia. Máxima corriente armónica permitida Corriente expresada como un porcentaje de la armónica [%] corriente fundamental [%] 2 0,337 2 3 7,379 30 5 0,614 10 7 0,694 7 9 0,893 5 Tabla 8. Comparación distorsión armónica de controlador PWM con la norma IEC 61000-3-2. Fuente: Elaboración propia Orden armónico. La Tabla 8 muestra que según la norma el controlador cumple con los parámetros expuestos por la misma. Se realizó otra comparación de distorsión armónica con el punto más alto de THDi encontrado (22,97% para 3 lámparas en paralelo): Máxima corriente armónica Orden Corriente permitida expresada como un armónico armónica [%] porcentaje de la corriente fundamental [%] 2 0,769 2 3 17,097 27 5 4,558 10 7 6,934 7 9 7,799 5 3 11 4,015 Tabla 9. Comparación distorsión armónica en punto de mayor THDi con norma IEC 61000-3-2, control tipo PWM. Fuente: Elaboración propia.

(37) 37 Según la norma, en cualquier punto de atenuación la distorsión debe cumplir con la Tabla 1, pero en el punto mínimo de atenuación del control por PWM no cumple con los parámetros establecidos por la IEC, a partir del armónico 9, como se observa en la Tabla 9. Comparación con Investigaciones Relacionadas Existen varios documentos, los cuales gracias a su investigación, ayudaron a encaminar la necesidad de realizar este estudio, a continuación se hará una comparación con los resultados obtenidos. Se realizó un estudio sobre la generación de armónicos en la aplicación de lámparas LED dimerizables (S. Uddin et al., 2012) llamado An análisis of harmonics from dimmable LED lamps, donde se encontraron resultados de distorsión armónica con controladores tipo TRIAC, los cuales se comparan con la norma IEC 61000-3-2: Lámpara Ángulo de Armónicos [%] rd th de dimerización Fund 3 5 7th 9th THDi prueba Philips 0° 100 46,7 40,3 16,7 30,7 91,1 3W 135° (máx) 100 72,1 97,6 82,9 85,2 371,7 Dim Aira 3W 0° 100 51,4 27,4 12,9 8,1 62,8 Dim 135° (máx) 100 82,7 38,7 10,6 23,9 101,7 Tabla 10. Contenido armónico de Philips y Aira 3W con dos modos de atenuación. Recuperado de: Power Engineering and Optimization Conference (PEDCO) Melaka, Malaysia, 2012 IEEE International. Los resultados que se van a comparar con la Tabla 10 son los siguientes: Luminaria de prueba. Dimerización. Armónicos [%] Fund 3 5 7th 9th Controlador Mínima 100 81,18 63,29 57,78 55,49 tipo TRIAC Máxima 100 79,27 80,81 79,99 80,83 Controlador Mínima 100 7,38 0,614 0,694 0,893 tipo PWM Máxima 100 8,4 3,92 3,23 4,13 Tabla 11. Contenido armónico de controladores tipo TRIAC y PWM. Fuente: Elaboración propia. rd. th. THDi 284,28 390,95 7,73 13,81.

(38) 38 Se observa que el controlador tipo TRIAC presenta mayores niveles de distorsión armónica, como se puede observar en la comparación de la Tabla 11 con la Tabla 10. El estudio realizado por (Rafael Felipe Forero Diaz & José Luis Rodriguez Ladino, 2015) afirma que: Los armónicos necesarios para reconstruir la señal son los primeros, los cuales poseen la información fundamental y este número de armónicos varía según el número de datos que contiene el tiempo de barrido, esto debido a que entre menos datos se tengan la aproximación entre puntos se hace más brusca. (p. 51) Esta información fue verificada a partir del estudio realizado, como lo muestran las siguientes gráficas: 1 0,8. F(t). Corriente(A). 0,6 0,4 0,2 0. -0,2 0. 0,002. 0,004. 0,006. 0,008. 0,01. 0,012. 0,014. 0,016. -0,4 -0,6 -0,8. -1 Tiempo (s) Figura 18. Forma de Onda capturada por osciloscopio. Corriente vs tiempo. Fuente: Elaboración propia.

(39) 39 0,5 0,4. Fourier (10H). Corriente(A). 0,3 0,2 0,1 0,0 -0,1 0. 0,002. 0,004. 0,006. 0,008. 0,01. 0,012. 0,014. 0,016. -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 Tiempo (s) Figura 19. Reconstrucción de forma de Onda capturada por osciloscopio. Análisis con 10 armónicos.Fuente: Elaboración propia. 0,9 Fourier…. 0,7. Corriente(A). 0,5 0,3 0,1. -0,1 0 -0,3. 0,002. 0,004. 0,006. 0,008. 0,01. 0,012. 0,014. 0,016. -0,5 -0,7 -0,9 Tiempo (s) Figura 20.Reconstrucción de forma de Onda capturada por osciloscopio. Análisis con 40 armónicos. Fuente: Elaboración propia Se realizó un estudio donde se comparan las lámparas fluorescentes compactas (CFLs) y LED donde se obtuvieron los siguientes resultados (Salvatore Di Mauro, 2012):.

(40) 40 CFL A 112. CFL B 105. CFL C 109. CFL D 115. LED A 81. LED B 62. LED C 31. LED D 60. THDi (%) P (W) 7,5 6,7 9,5 9,64 6,44 10,3 8,9 9,8 Tabla 12. Valores de THDi y potencia de las lámparas. Recuperado de: Departament of Electrical and Computer Engineering, University of Catania.. Los resultados a comparar con el presente estudio son los siguientes: Controlador tipo TRIAC 284,21. Controlador tipo PWM 7,73. THDi (%) P (W) 6,67 33,8 Tabla 13. Valores de THDi y potencia de los controladores. Fuente: Elaboración propia La tecnología tipo TRIAC implementada en esta investigación genera más distorsión no solo comparada con el controlador tipo PWM, sino también con las tecnologías mencionadas en la Tabla 12. En el artículo (Diego F. Castañeda, 2012) se realizó un estudio comparativo de lámparas LEDs y CFLs, con diferentes configuraciones, donde se resalta: Características. Potencia (W) 30,08. THDi (%) 29,4. Conjunto de 3 LEDs en paralelo Tabla 14. Valores de Potencia y THDi. Recuperado de: Revista Tekhne, 2012, Vol. 9, 79-90.. Se realizó una comparación con los valores obtenidos con el controlador tipo PWM con tres luminarias en paralelo a potencia máxima:.

(41) 41 Características. Potencia (W) 30. THDi (%) 7,49. Conjunto de 3 LEDs en paralelo Tabla 15.Valores de Potencia y THDi del controlador PWM con 3 lámparas en paralelo. Fuente: Elaboración propia Como se puede observar la distorsión armónica generada por el controlador tipo PWM es más baja en comparación al estudio de la Tabla 14, a pesar que la configuración y la potencia es igual. Conclusiones. Principalmente, este análisis pudo dejar clara la diferencia en cuanto a la distorsión que generan los dos controladores, la comparación entre la Figura 15 y Figura 17 dejan claro que es recomendable implementar controladores tipo PWM, no solo por los índices bajos de consumo de corriente y THDi en comparación a la norma, sino también, en este caso está certificado y fabricado por una compañía confiable en iluminación eléctrica. Aparte de esto, se debe tener en cuenta que si se siguen implementando controladores tipo TRIAC podría afectar la red eléctrica y los circuitos de donde se esté alimentando, ya que este tipo de controlador es el que presenta más facilidad de adquisición y menor costo en el mercado. Como se pudo observar en la caracterización, el controlador tipo TRIAC presenta unos niveles más bajos de THDi en unos valores definidos de iluminancia, lo que traduce a que se deben usar en unos porcentajes de atenuación donde el LED de alguna u otra manera no presente una saturación, como se pudo ver en la Figura 14, ya que este tipo de comportamiento es el que hace que la distorsión armónica sea mucho mayor. El controlador tipo PWM se debe usar con una carga de potencia mayor al 50% de la potencia nominal, como se observa en la Figura 12 la potencia consumida por el controlador es.

(42) 42 muy pequeña cuando se tienen dos y tres lámparas, en cambio cuando se tiene una sola lámpara la potencia es bastante alta. La disipación de potencia activa respecto al controlador tipo TRIAC es inversamente proporcional a las lámparas que hagan parte del circuito, gracias a esto, se concluye que el uso de una lámpara con controlador tipo TRIAC, presenta mayores pérdidas de potencia en comparación con configuraciones de más de dos lámparas.. Se debe hacer un adecuado uso de la norma IEC 61000-3-2 ya que los controladores con mayor acceso son el tipo TRIAC los cuales como se pudo ver, generan bastante distorsión armónica, que en relación a la norma podrían ser valores bastante considerables para las aplicaciones en instalaciones comerciales y residenciales. Respecto al controlador tipo PWM, los valores de distorsión armónica en los mayores niveles de atenuación sobrepasan en algunas componentes armónicas los límites establecidos por la norma. Por lo anterior, se recomienda un mayor estudio relacionado a estas tecnologías, con una norma aplicable a sistemas de 120V y que se base en estudios relacionados. Se evidencio que el uso de las series trigonométricas de Fourier es un método confiable al momento de realizar el análisis de distorsión armónica, generando bajos índices de error en las medidas. El uso de osciloscopio para el análisis de THDi proporciona mayor exactitud en comparación con el analizador de calidad, vale aclarar que para generar dicha exactitud se debe implementar un algoritmo lo suficientemente bueno para el análisis de estas señales, se sugiere el uso de las series trigonométricas, la FFT entre otros..

(43) 43 Existen valores considerables que el analizador de calidad no recopila en sus medidas, esto se comparó con los datos obtenidos por el Osciloscopio, se debe investigar más a fondo las posibles causas y consecuencias al omitir dichos niveles presentados por los controladores, ya que se registraron altos picos de corriente por parte del osciloscopio. Bibliografía Ananwattanaporn, S., & Ngaopitakkul, A. (2016). Power quality analysis in light emitting diode lamps. In 2016 17th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE) (pp. 1–6). https://doi.org/10.1109/EPE.2016.7521765 Fiego F. Castañeda. (2012). Estudio comparativo de características eléctricas y fotométricas de LEDs de iluminación de estado sólido y CFLs para iluminación interior. Revista Tekhne, 9, 11. Franco, A. M. R., Debatin, R. M., Cotia, F. C. G., Silva, M. V. M., Ribeiro, R. S., & Zampilis, R. R. N. (2013). Compact fluorescent lamps, LED lamps and harmonic distortion. In 7th Brazilian Congress on Metrology: Metrology and Quality for a Sustainable Development, Metrologia 2013, November 24, 2013 - November 27, 2013 (Vol. 575, p. Brazilian National Institute of Metrology, Quality and Technology (Inmetro); Brazilian Society of Metrology (SBM)). Institute of Physics Publishing. https://doi.org/10.1088/1742-6596/575/1/012009 IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems - Redline. (2014). IEEE Std 519-2014 (Revision of IEEE Std 519-1992) Redline, 1–213..

(44) 44 International Electrotechnical Commission (IEC). (2014, May). Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3-2: Limits – Limits for harmonic current emissions (equipment input current ≤ 16 A per phase). Jahanikia, A. H., & Abbaspour, M. (2010). Studying the effects of using compact fluorescent lamps in power systems. In 2010 14th International Conference on Harmonics and Quality of Power (ICHQP) (pp. 1–4). https://doi.org/10.1109/ICHQP.2010.5625407 Mauro, S. D., & Raciti, A. (2014). Analysis and comparison of CFLs and LED lamps. In AEIT Annual Conference - From Research to Industry: The Need for a More Effective Technology Transfer (AEIT), 2014 (pp. 1–6). https://doi.org/10.1109/AEIT.2014.7002055 Norma Técnica Colombiana. (2013, February 27). CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA -CPE-. DEFINICIONES Y TÉRMINOS FUNDAMENTALES. Icontec. Retrieved from http://enormas.icontec.org.bdigital.udistrital.edu.co:8080/icontec_enormas_mobile/visor/HTML 5.asp Rafael Felipe Forero Diaz, & José Luis Rodriguez Ladino. (2015, February 5). Estudio experimental de potencias eléctricas y F.P en cargas industriales tomando como referencia la norma IEEE Std 1459-2010. Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá, Colombia. Roberto Rivera Sierra. (2014, June). Estudio del estado del arte de las lámparas de iluminación. Universitat Politécnica de Catalunya, Barcelona. Retrieved from upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/23024/Memoria.pdf?sequence=1&isAllow ed=y.

(45) 45 Salvatore Di Mauro. (2012). Analysis an Comparison of CFLs and LED Lamps, 6. Sarmiento, F. H. M. (2001). El fenómeno de distorsión armónica en redes eléctricas. Revista Tecnura, 5(9), 46–54. Sarmiento, F. H. M., & Molano, D. F. G. (2004). Corrección activa del factor de potencia en cargas no lineales. Revista Tecnura, 7(14), 40–47. Uddin, S., Shareef, H., Mohamed, A., & Hannan, M. A. (2012). An analysis of harmonics from dimmable LED lamps. In Power Engineering and Optimization Conference (PEDCO) Melaka, Malaysia, 2012 Ieee International (pp. 182–186). https://doi.org/10.1109/PEOCO.2012.6230857 Uddin, S., Shareef, H., Mohamed, A., & Hannan, M. A. (2012). An analysis of harmonics from LED lamps. In 2012 Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility, APEMC 2012, May 21, 2012 - May 24, 2012 (pp. 837–840). IEEE Computer Society. https://doi.org/10.1109/APEMC.2012.6238014. Ananwattanaporn, S., & Ngaopitakkul, A. (2016). Power quality analysis in light emitting diode lamps. In 2016 17th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE) (pp. 1–6). https://doi.org/10.1109/EPE.2016.7521765 Fiego F. Castañeda. (2012). Estudio comparativo de características eléctricas y fotométricas de LEDs de iluminación de estado sólido y CFLs para iluminación interior. Revista Tekhne, 9, 11. Franco, A. M. R., Debatin, R. M., Cotia, F. C. G., Silva, M. V. M., Ribeiro, R. S., & Zampilis, R. R. N. (2013). Compact fluorescent lamps, LED lamps and harmonic distortion. In 7th Brazilian Congress on Metrology: Metrology and Quality for a Sustainable Development, Metrologia 2013, November 24, 2013 - November 27, 2013 (Vol. 575, p..

(46) 46 Brazilian National Institute of Metrology, Quality and Technology (Inmetro); Brazilian Society of Metrology (SBM)). Institute of Physics Publishing. https://doi.org/10.1088/1742-6596/575/1/012009 IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems - Redline. (2014). IEEE Std 519-2014 (Revision of IEEE Std 519-1992) Redline, 1–213. International Electrotechnical Commission (IEC). (2014, May). Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3-2: Limits – Limits for harmonic current emissions (equipment input current ≤ 16 A per phase). Jahanikia, A. H., & Abbaspour, M. (2010). Studying the effects of using compact fluorescent lamps in power systems. In 2010 14th International Conference on Harmonics and Quality of Power (ICHQP) (pp. 1–4). https://doi.org/10.1109/ICHQP.2010.5625407 Mauro, S. D., & Raciti, A. (2014). Analysis and comparison of CFLs and LED lamps. In AEIT Annual Conference - From Research to Industry: The Need for a More Effective Technology Transfer (AEIT), 2014 (pp. 1–6). https://doi.org/10.1109/AEIT.2014.7002055 Norma Técnica Colombiana. (2013, February 27). CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA -CPE-. DEFINICIONES Y TÉRMINOS FUNDAMENTALES. Icontec. Retrieved from http://enormas.icontec.org.bdigital.udistrital.edu.co:8080/icontec_enormas_mobile/visor/HTML 5.asp Rafael Felipe Forero Diaz, & José Luis Rodriguez Ladino. (2015, February 5). Estudio experimental de potencias eléctricas y F.P en cargas industriales tomando como.

(47) 47 referencia la norma IEEE Std 1459-2010. Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá, Colombia. Roberto Rivera Sierra. (2014, June). Estudio del estado del arte de las lámparas de iluminación. Universitat Politécnica de Catalunya, Barcelona. Retrieved from upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/23024/Memoria.pdf?sequence=1&isAllow ed=y Salvatore Di Mauro. (2012). Analysis an Comparison of CFLs and LED Lamps, 6. Sarmiento, F. H. M. (2001). El fenómeno de distorsión armónica en redes eléctricas. Revista Tecnura, 5(9), 46–54. Sarmiento, F. H. M., & Molano, D. F. G. (2004). Corrección activa del factor de potencia en cargas no lineales. Revista Tecnura, 7(14), 40–47. Uddin, S., Shareef, H., Mohamed, A., & Hannan, M. A. (2012). An analysis of harmonics from dimmable LED lamps. In Power Engineering and Optimization Conference (PEDCO) Melaka, Malaysia, 2012 Ieee International (pp. 182–186). https://doi.org/10.1109/PEOCO.2012.6230857 Uddin, S., Shareef, H., Mohamed, A., & Hannan, M. A. (2012). An analysis of harmonics from LED lamps. In 2012 Asia-Pacific Symposium on Electromagnetic Compatibility, APEMC 2012, May 21, 2012 - May 24, 2012 (pp. 837–840). IEEE Computer Society. https://doi.org/10.1109/APEMC.2012.6238014.

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