Técnicas de mitigación de armónicos aplicados a las redes de distribución de energía

Fuente: Los avances en la electrónica de potencia 2013 (2013), ID del artículo 591680, 10 páginas
http://dx.doi.org/10.1155/2013/591680
Hussein A. Kazem

Facultad de Ingeniería, Universidad Sohar, P.O. Caja 44, 311 Sohar, Omán

Editor Académico: Para Y. Kanaan

Abstracto

Un número creciente de técnicas de mitigación de armónicos están ahora disponibles incluyendo métodos activos y pasivos, y la selección de la técnica más adecuada para un caso en particular puede ser un proceso de toma de decisiones complicadas. El rendimiento de algunas de estas técnicas depende en gran medida de las condiciones del sistema, mientras que otros requieren un amplio análisis del sistema para evitar problemas de resonancia y fallo del condensador. Una clasificación de las diversas técnicas de mitigación de armónicos disponibles se presenta en este trabajo tuvo como objetivo presentar una revisión de los métodos de mitigación de armónicos a los investigadores, diseñadores, y los ingenieros se trata de sistemas de distribución de energía.

1. Introducción

Las características no lineales de muchas cargas industriales y comerciales, tales como convertidores de potencia, lámparas fluorescentes, ordenadores, reguladores de luz, y las unidades de motor de velocidad variable (VSD) se utiliza junto con las bombas industriales, ventiladores, y compresores y también en equipos de aire acondicionado han hecho de la distorsión armónica de un hecho común en las redes de energía eléctrica. Las corrientes armónicas inyectadas por algunas de estas cargas son generalmente demasiado pequeñas para provocar una distorsión significativa en redes de distribución. Sin embargo, cuando se opera en un gran número, el efecto acumulativo tiene la capacidad de causar serios niveles de distorsión armónica. Estos por lo general no molestan el equipo electrónico del usuario final tanto como sobrecarga conductores neutro y de transformadores y, en general, causar pérdidas adicionales y la reducción de factor de potencia [1-5]. Convertidores industriales grandes y variadores de velocidad, por otra parte son capaces de generar niveles significativos de distorsión en el punto de acoplamiento común (PCC), donde hay otros usuarios conectados a la red [6, 7].

Debido a la estricta exigencia de calidad de la energía en la red eléctrica de entrada, diversas normas de armónicas y recomendaciones de ingeniería, tales como IEC 1000-3-2, IEEE 519 (EE.UU.), COMO 2279, D.A.CH.CZ, EN 61000-3-2/EN 61000-3-12, y ER G5 / 4 (Reino Unido) se emplean para limitar el nivel de distorsión en el PCC. Para cumplir con estos estándares armónicos, instalaciones que utilizan cargas electrónicas y no lineal de potencia suelen utilizar uno de un número creciente de técnicas de mitigación de armónicos [8]. Debido a la cantidad y variedad de métodos disponibles, la selección de la técnica más adecuada para una aplicación particular no siempre es un proceso fácil o sencillo. Hay muchas opciones disponibles, incluyendo métodos activos y pasivos. Algunas de las soluciones más avanzadas técnicamente ofrecer resultados garantizados y tienen poco o ningún efecto adverso en el sistema de energía aislado, mientras que el rendimiento de otros métodos simples puede depender en gran medida de las condiciones del sistema. En este trabajo se presenta un estudio exhaustivo sobre las técnicas de mitigación de armónicos en los que se han examinado y utilizado para clasificar las técnicas de reducción de armónicos de un gran número de publicaciones técnicas en tres categorías: técnicas pasivas, técnicas activas, y técnicas de reducción de armónicos híbridos utilizando una combinación de métodos activos y pasivos. Una breve descripción de las características eléctricas de cada método se presenta con el objetivo de proporcionar al ingeniero diseñador y sitio con una decisión más informada sobre sus opciones cuando se trata de los efectos y las consecuencias de la presencia de estos armónicos en la red de distribución.

2. Pasivos técnicas de mitigación de armónicos

Muchas de las técnicas pasivas que permiten reducir el nivel de contaminación armónica en una red eléctrica, incluyendo la conexión de red de la serie de reactores, filtros de armónicas sintonizados, y el uso de circuitos convertidores de número de impulsos más altos, tales como 12-pulso, 18-pulso, y rectificadores de 24 pulsos. En estos métodos, las corrientes armónicas indeseables se pueden prevenir fluya hacia el sistema ya sea por la instalación de una alta impedancia de serie para bloquear su flujo o desviar el flujo de corrientes armónicas por medio de un camino paralelo de baja impedancia [9].

Técnicas de mitigación de armónicos utilizados para el abastecimiento de la corrección del factor de potencia y mitigación de armónicos de dos maneras para calificar el rendimiento de los productos. Una de ellas es para poner un límite en el PF para cargas por encima de un mínimo de potencia especificado. Las empresas de servicios suelen colocar límites a los factores de poder aceptables para cargas (por ejemplo, <0.8 liderar y >0.75 rezagado). Una segunda forma de medir o especificar un producto es definir los límites máximos absolutos de la distorsión armónica de corriente. Esto normalmente se expresa como límites para armónicos impares (por ejemplo, 1st, 3rd, 5ª, 7ª, etc.). Este método no necesita ningún calificativo porcentaje de carga mínima y es más relevante para la empresa eléctrica.

Reglamentos o directrices armónicas se aplican actualmente para mantener los niveles de armónicos de tensión y corriente bajo control. Como un ejemplo, los límites de distorsión de corriente en Japón ilustran en las Tablas 1 y 2 representan los valores máximos y mínimos de distorsión armónica total (THD) de la tensión y de la tensión armónica quinto más dominante en un sistema eléctrico típico [10].

Mesa 1: Voltaje THD y quinto armónicos de tensión en un sistema de transmisión de alta tensión.

Voltaje THD y quinto armónicos de tensión en un sistema de transmisión de alta tensión

Mesa 2: Voltaje THD y quinto armónicos de tensión en un sistema de distribución de energía 6,6 kV.

Voltaje THD y quinto armónicos de tensión en un sistema de distribución de energía 6,6 kV

Ciertas técnicas, tales como el uso de filtros sintonizados, requerir el análisis del sistema para evitar problemas de resonancia y fracasos de condensadores, mientras que otras, tales como el uso de 12 pulsos o 24 pulsos convertidores, se puede aplicar prácticamente sin análisis del sistema.

2.1. Efecto de la reactancia Fuente

Típico AC onda de corriente en una sola fase y rectificadores trifásicos están lejos de una sinusoide. El factor de potencia es también muy pobre debido al alto contenido de armónicos de la línea de onda de corriente. En rectificador con una pequeña fuente de reactancia, la corriente de entrada es altamente discontinua, y, como consecuencia, la potencia se extrae de la fuente de servicio público a un factor de potencia muy pobres.

La magnitud de las corrientes armónicas en algunas cargas no lineales depende en gran medida de la reactancia de entrada efectiva total, formó parte de la reactancia fuente más cualquier reactancia de línea añadido. Por ejemplo, dado de 6 pulsos diodo rectificador alimenta un condensador del bus de CC y operando con corriente continua discontinua, el nivel de la entrada de corriente resultante espectro armónico depende en gran medida el valor de la reactancia fuente AC y una reactancia de línea serie añadido; menor es la reactancia, cuanto mayor sea el contenido de armónicos [1-3].

Otras cargas no lineales, tales como 6 pulsos diodo rectificador alimenta una carga DC altamente inductivo y funciona con corriente continua DC, actuar como fuentes de corriente armónica. En tales casos, la cantidad de distorsión de la tensión en el PCC es dependiente de la impedancia total de suministro, incluyendo los efectos de los capacitores de corrección del factor de potencia, con impedancias más altas que producen altos niveles de distorsión [7, 11].

2.2. Reactores de Línea Serie

El uso de la serie de reactores de línea de CA es un medio común y económica de aumentar la impedancia de la fuente con respecto a una carga individual, por ejemplo, el rectificador de entrada se usa como parte de un sistema de accionamiento del motor. El rendimiento de reducción de armónicos de reactores en serie es una función de la carga; sin embargo, su impedancia efectiva reduce la proporcionalidad que la corriente a través de ellos se reduce [12].

2.3. Tuned filtros de armónicas

Filtros de armónicos pasivos (PHF) implicar la conexión en serie o en paralelo de un circuito LC sintonizado y filtro de paso alto para formar un camino de baja impedancia para una frecuencia armónica específica. El filtro está conectado en paralelo o en serie con la carga no lineal para desviar la frecuencia de la corriente armónica sintonizado lejos de la fuente de alimentación. A diferencia de los reactores de línea serie, filtros de armónicos no se atenúan todas las frecuencias armónicas pero eliminan una sola frecuencia armónica de la forma de onda de corriente de suministro. La eliminación de los armónicos en su origen se ha demostrado ser el método más eficaz para reducir las pérdidas armónicas en el sistema de energía aislado. Sin embargo, el aumento del coste que supone primero presenta una barrera a este enfoque. Si el filtro conectado en paralelo está conectado en una fase temprana en el trabajo de potencia, costos más altos del día a día se acumulan debido a las pérdidas en los conductores y otros artículos de plantas que llevan las corrientes armónicas. A la inversa, para conectados en serie en el filtro de carga, hay aumento de las pérdidas en el propio filtro. Estas pérdidas son simplemente el resultado de la impedancia en serie más alto, que bloquea el flujo de los armónicos, pero aumenta la pérdida de la línea, como resultado del flujo de los componentes restantes de la corriente de carga [12, 13]. El factor de calidad del inductor de filtro afecta al valor real de la trayectoria de baja impedancia para cada filtro. En general, un valor de las gamas entre 20 y 100 [14]. Muchos tipos de filtros de armónicos se emplean comúnmente, incluyendo la siguiente:

2.3.1. Serie Filtros de inducción

Las corrientes armónicas producidas por las fuentes de alimentación conmutadas y otros circuitos de DC a DC convertidor pueden reducirse significativamente mediante la conexión de un inductor en serie que se puede añadir ya sea en el circuito de alimentación AC o DC [15-17], como se muestra en la figura 1. Se han hecho tantas mejoras en estos filtros.

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Figura 1: (un) Los filtros inductor en serie para la configuración actual, (b) El condensador de filtro inductor Ziogas, (c) La mejora en el filtro Yanchao Ziogas, y (d) La mejora Hussein en el filtro Yanchao.

Filtro pasivo Ziogas de rectificadores monofásicos tiene alguna reducción en la distorsión total de armónicos THD y la mejora de PF en comparación con rectificador convencional. También, Yanchoa filtro waveshaping utiliza para reducir la THD y aumentar el factor de potencia. Conexión de filtro de autor en el terminal de salida del rectificador va a mejorar el factor de potencia y reducir la distorsión armónica total de la corriente de entrada del suministro.

2.3.2. Convertidor DC-DC actual Shaping

Al igual que el filtro de inducción serie, este circuito (Figura 2) puede reducir en gran medida la distorsión de corriente producida por las fuentes de alimentación de modo conmutado y otros circuitos de CC del convertidor mediante la modulación del ciclo de trabajo del interruptor para controlar la forma de la corriente de alimentación de entrada para el seguimiento de una forma de onda sinusoidal deseada [5, 18-20]. Se han hecho tantas mejoras en estos filtros.

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Figura 2: (un) Convertidor Boost circuito de conformación actual, (b) buck converter circuito de conformación actual, (c) mejorar el convertidor del alza circuito de conformación actual, y (d) mejorar el convertidor buck circuito de conformación actual.
2.3.3. Filtro resonante conectado en paralelo

Pasivo LC filtros sintonizados para eliminar un armónico particular, a menudo se utiliza para reducir el nivel de armónicos de baja frecuencia como los producidos por tres fases rectificador e inversor circuitos quinto y séptimo. El filtro está generalmente conectado a través de la línea como se muestra en la figura 3. Si más de un armónico es que eliminar, a continuación, un filtro de derivación debe estar instalado para cada armónico. Se debe tener cuidado para asegurar que las impedancias de pico de dicha disposición están sintonizados a las frecuencias entre las frecuencias armónicas requeridas para evitar causar altos niveles de distorsión de la tensión en el PCC de suministro debido a la presencia de un circuito de resonancia LC [7, 12].

Un filtro resonante conectado en paralelo.
Figura 3: Un filtro resonante conectado en paralelo.
2.3.4. Conectados en serie Filte Resonant

Este trabajo en una similar en principio a la versión paralela, pero con el sintonizado LC circuitos de corriente conectados en serie con el suministro. El filtro de serie se puede ajustar para una única frecuencia armónica, o puede ser multituned a un número de frecuencias armónicas. La disposición multituned conecta múltiples filtros sintonizados en serie como se muestra en la figura 4 que muestra una tercera armónica sintonizado LC circuito, y Lr3, y Cr3, y una alta frecuencia sintonizada LC circuito, Larh y Crh para eliminar los armónicos de alto orden [5, 7, 12].

Filtros conectados en serie doble sintonizado resonante

Figura 4: Filtros conectados en serie doble sintonizado resonante.
2.3.5. Neutral filtro actual

Este filtro está conectado en el conductor neutro entre el transformador de sitio y la carga trifásica para bloquear todos los armónicos triples frecuencia, como se muestra en la figura 5. Debido a que estos triples de secuencia cero armónicos están en fase entre sí, todo lo que fluye a través del conductor neutro, y es más económico para bloquear en el neutro en lugar de las fases individuales [5, 12].

A neutros filtros de bloqueo de corriente.
Figura 5: A neutros filtros de bloqueo de corriente.
2.3.6. Zigzag filtro de conexión a tierra

Mediante la integración de desplazamiento de fase en un transformador único o múltiples fases, con una muy baja impedancia de secuencia cero, reducción sustancial de los triples, 5ª, y séptimo armónicos pueden conseguirse. Este método proporciona una alternativa para proteger el conductor neutro del transformador de armónicos triples mediante la cancelación de estos armónicos cerca de la carga. En este método, un autotransformador conectado en paralelo con el suministro puede proporcionar una trayectoria de corriente de secuencia cero para atrapar y cancelar los armónicos triples como se muestra en la figura 6 [16].

calcular 6
Figura 6: Zigzag autotransformador conectado a cargas no lineales trifásicos.
2.4. Mayor impulso Convertidores

Tres fases, 6-pulso convertidores estáticos de potencia, tales como las que se encuentran en VSD, generar armónicos de corriente de baja frecuencia. Mayormente, estos son la quinta, 7ª, 11ª, y 13 con otros altos órdenes armónicos también presentes, pero en niveles más bajos. Con un circuito convertidor de 6 pulsos, armónicos del orden 6k ± 1, donde k = 1, 2, 3, 4, y así sucesivamente, estará presente en la forma de onda de corriente de suministro. En aplicaciones de alta potencia, AC-DC convertidores basado en el concepto de multipulso, a saber, 12, 18, o 24 pulsos, se utilizan para reducir los armónicos en las corrientes de alimentación de CA. Se les conoce como los convertidores multipulso. Ellos usan ya sea un puente de diodos o puente de tiristores y un acuerdo especial de cambio de fase del circuito magnético, tales como transformadores y bobinas para producir el suministro de formas de onda de corriente requerida [9, 21-27].

2.4.1. 12-Pulse Rectificación

En instalaciones grandes convertidor, donde los armónicos generados por un convertidor trifásico pueden alcanzar niveles inaceptables, es posible conectar dos convertidores de 6 pulsos en serie con transformadores de fase que cambia de estrella / triángulo para generar una forma de onda de 12 pulsos y reducir los armónicos en la oferta y la carga, como se muestra en la figura 7. Esto podría ser beneficioso a pesar del considerable coste adicional de los transformadores. Doce-pulso rectificador se especifica con frecuencia por los ingenieros consultores para calentar, ventilación, y aplicaciones de aire acondicionado debido a su capacidad teórica para reducir la distorsión de corriente armónica.

Conexión rectificar Series 12 pulsos

Figura 7: Conexión rectificar Series 12 pulsos.

En lugar de conectar los dos puentes convertidor en serie, también podrían estar conectados en paralelo para dar funcionamiento a 12 impulsos. Una disposición paralela de 12 pulsos se muestra en la figura 8. Conexiones paralelas requieren un cuidado especial para asegurar el equilibrio adecuado entre las corrientes extraídas por cada puente. Reactancia de dispersión secundaria debe ser compatible con la suya, y se necesitan reactores adicionales en el lado de CC para absorber las diferencias instantáneas entre las dos formas de onda de voltaje de CC, [9, 22, 28].

Paralelo conexión de doce impulsos rectificar
Figura 8: Paralelo conexión de doce impulsos rectificar.

Cuando se utiliza un sistema de 12 pulsos, los armónicos quinto y séptimo desaparecen de la línea de onda de corriente dejando el 11 como el primero en aparecer. Sólo los armónicos de la orden , donde = 1, 2, 3, 4, y así sucesivamente, estará presente en la forma de onda de corriente de suministro, lo que resulta en un alto factor de potencia, baja distorsión armónica en la entrada de alimentación de CA, y la salida DC libre de rizado de la alta calidad.

2.4.2. 18-Pulse Rectificación

Circuitos convertidores de dieciocho pulso, se muestra en la figura 9, utilizar un transformador con tres juegos de devanados secundarios que están desfasadas por 20 grados con respecto a la otra. Sólo los armónicos de los 18k de orden ± 1, donde k = 1, 2, 3, 4, y así sucesivamente, estará presente en la forma de onda de corriente de suministro [9, 29].

18-pulso conexión correcta

Figura 9: 18-pulso conexión correcta.
2.4.3. 24-Pulse Rectificación

La conexión de dos circuitos de 12 pulsos con un cambio de 15 ° fase produce un sistema de 24 pulsos. Figura 10 muestra uno de tales sistemas en el que los dos circuitos 12 de impulsos están conectados en paralelo para producir el sistema de 24 pulsos requerida. Los armónicos 11 y 13 ahora desaparecen de la forma de onda de corriente de alimentación dejando el 23 como el primero en aparecer. Sólo los armónicos de la orden 24k ± 1, donde k = 1, 2, 3, 4, y así sucesivamente, estará presente en un sistema de 24 pulsos [9, 30].

24-pulso conexión correcta

Figura 10: 24-pulso conexión correcta.

3. Técnicas de mitigación de armónicos activos

Cuando se utilizan técnicas de reducción de armónicos activos, la Mejora de la calidad de la energía proviene de la inyección de distorsión de corriente o tensión igual-pero-frente a la red, cancelando así la distorsión original de. Filtros activos de armónicos (SAIA) utilizar el cambio rápido de-aislados transistores bipolares de puerta (IGBT) para producir una corriente de la forma requerida de tal manera que la salida cuando se inyecta en las líneas de CA, anula los originales armónicos generados por la carga. El corazón de la insuficiencia cardíaca aguda es la parte del controlador. Las estrategias de control aplicadas a la insuficiencia cardíaca aguda juegan un papel muy importante en la mejora del rendimiento y la estabilidad del filtro. AHF está diseñado con dos tipos de sistemas de control. La primera realiza rápida de Fourier transforma para calcular la amplitud y ángulo de fase de cada orden armónico. Los dispositivos de potencia están dirigidos a producir un ángulo de fase de corriente de igual amplitud pero de sentido opuesto para órdenes de armónicos específicos. El segundo método de control se denomina como la cancelación de espectro completo a menudo en la que la forma de onda de corriente a plena se utiliza por el controlador del filtro, que elimina la componente de frecuencia fundamental y dirige el filtro para inyectar la inversa de la forma de onda restante [31-38].

Típicamente, estos filtros son dimensionados en base a la cantidad de corriente armónica puede producir el filtro, normalmente en incrementos de intensidad de corriente de 50 amperios. El amperaje adecuado de papel de aluminio puede ser elegido después de la determinación de la cantidad de corriente armónica cancelación.

Esencialmente, el filtro se compone de un variador de velocidad con un controlador electrónico especial que inyecta la corriente armónica en el sistema 180 fuera de fase con el sistema o la unidad de armónicos. Esto da lugar a armónicos cancelación. Por ejemplo, si el VSD creado 50 A, de 5 de corriente armónica, y el papel de aluminio producido 40 A de la quinta corriente armónica, la cantidad de corriente armónica quinto exportado a la red eléctrica sería de 10 A. El papel de aluminio se puede clasificar como filtros monofásicos o trifásicos.

También, podría ser clasificado como paralelo o en serie AHF de acuerdo con la configuración del circuito.

3.1. Paralelo Filtros activos

Este es el tipo de papel de aluminio más ampliamente utilizado (más preferible que la serie AHF en términos de forma y función). Como su nombre indica, que está conectado en paralelo al circuito de alimentación principal como se muestra en la figura 11. El filtro se utiliza para cancelar las corrientes armónicas de carga que salen de la libre oferta actual de cualquier distorsión armónica. Filtros paralelos tienen la ventaja de llevar a los componentes de corriente armónica de carga solamente y no la corriente del circuito de carga completa [39-44].

Filtro activo paralelo

Figura 11: Filtro activo paralelo.

AHF puede ser controlado sobre la base de los métodos siguientes:

  • el controlador detecta la corriente de carga instantánea yoLa,
  • el papel de aluminio extrae la corriente armónica yoLh a partir de la corriente de carga detectado yoLa por medio de procesamiento de señales digitales,
  • el papel de aluminio señala a la corriente de compensación yoDE a partir de la tensión de alimentación de utilidad Ens que se anule la corriente armónica yoLh [45].
3.2. Serie Filtros activos

La configuración del circuito principal para este tipo de papel de aluminio se muestra en la figura 12. La idea aquí es para eliminar las distorsiones armónicas de tensión y mejorar la calidad de la tensión aplicada a la carga. Esto se consigue mediante la producción de un ancho de pulso sinusoidal modulada (PWM) forma de onda de tensión a través del transformador de conexión, que se añade a la tensión de alimentación para contrarrestar la distorsión a través de la impedancia de red y presentar una tensión sinusoidal a través de la carga. Series AHF tiene que llevar la corriente a plena carga incrementando sus calificaciones actuales y IR2 las pérdidas en comparación con los filtros paralelos, en especial a través del lado secundario del transformador de acoplamiento [43].

Filtro activo Serie

Figura 12: Filtro activo Serie.

A diferencia de la insuficiencia cardíaca aguda derivación, la serie de papel de aluminio se controla sobre la base de los métodos siguientes:

(yo) el controlador detecta la corriente de alimentación instantánea,

(ii) el papel de aluminio extrae la corriente armónica desde el suministro de corriente detectado por los medios de procesamiento de señales digitales,

(iii) el filtro activo se aplica la tensión de compensación a través del primario del transformador. Esto dará lugar a una reducción significativa en el suministro de corriente armónica () , cuando la ganancia de realimentación se ajusta para que sea lo suficientemente alto [45].

Un AHF con ambas series y paralelos (derivación) secciones conectadas, como se muestra en las Figuras 11 y 12, respectivamente, puede ser utilizado para compensar los armónicos de voltaje y corriente simultáneamente [34-36]. En todos los casos, el requisito crítico de cualquier circuito de AHF es para calcular la corriente de compensación requerida con precisión y en tiempo real.

4. Técnicas de mitigación de armónicos híbridos

También se emplean conexiones híbridas de AHF y PHF para reducir los niveles de distorsión de armónicos en la red. El PHF con características compensación fija es ineficaz para filtrar los armónicos de corriente. AHF supera los inconvenientes de la PHF mediante el uso del convertidor de potencia de conmutación de modo para llevar a cabo la eliminación de corriente armónica. Sin embargo, el costo de construcción ICA en una industria es demasiado alta. La potencia nominal de AHF convertidor de potencia es muy grande. Estos enlazados a las aplicaciones de papel de aluminio utilizados en el sistema de potencia. Filtro de armónicos híbrido (HHF) topologías se han desarrollado [46-51] para resolver los problemas de la potencia reactiva y corrientes armónicas eficazmente. Usando PHF bajo costo en el HHF, la potencia del convertidor activo se reduce en comparación con la de AHF. HHF conserva las ventajas de AHF y no tiene los inconvenientes de PHF y AHF. Figura 13 muestra un número de posibles combinaciones híbridas. Figura 13(un) es una combinación de shunt AHF y derivaciones PHF. Usando una combinación de PHF hará una reducción significativa en la calificación de la insuficiencia cardíaca aguda. A consecuencia, sin resonancia armónica se produce, y no hay flujo de corriente armónica en el suministro. En [50], autor afirmó que en HHF el papel de aluminio se puede mejorar el rendimiento del filtro y suprimir la resonancia armónica de PHF existente. Figura 13(b) muestra una combinación de la serie de papel de aluminio con la oferta y la derivación de un PHF. El autor de referencia [46] encontró que esta topología no es adecuado para una compensación interarmónico de baja frecuencia debido a que el papel de aluminio presenta un alto voltaje de compensación que puede interferir con cargas no lineales de fase controlados aguas abajo.

Conexiones híbridas de filtros activos y pasivos

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Conexiones híbridas de filtros activos y pasivos

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Conexiones híbridas de filtros activos y pasivos

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Figura 13: Conexiones híbridas de filtros activos y pasivos.

Figura 13(c) muestra un papel de aluminio en serie con un shunt PHF. En todos los casos, se requiere que los filtros en una cuota de compensación combinación híbrida correctamente en el dominio de la frecuencia [51]. Una gran cantidad de mejoras y las investigaciones se han realizado sobre las estrategias de control de filtros de armónicos híbridos.

El papel de aluminio y PHF se utilizan para generar la tensión equivalente que se relaciona con la corriente armónica red a través de diferentes métodos (es decir, método de variación de la impedancia) como se muestra en la figura 13(c). La red de corriente armónica se suprime mediante el aumento de la relación de impedancia de la fuente efectiva de los componentes armónicos. Para lograr una tensión de bus de CC constante de la insuficiencia cardíaca aguda, se emplea un regulador de tensión PI. Un comparador de tensión de histéresis se emplea para realizar un seguimiento de la tensión de salida para llevar a cabo la impedancia equivalente del convertidor activa [48, 49]. HHF es rentable y se convierte en más práctico en aplicaciones de la industria.

Controlador de AHF se divide principalmente en dos partes, es decir, referencia actual generación de PWM y regulador de intensidad. El controlador de corriente PWM se utiliza principalmente para proporcionar impulsos de puerta para el papel de aluminio. En referencia al esquema de generación actual, corriente de referencia se genera mediante el uso de la forma de onda distorsionada. Muchos sistemas de control existen para la generación de corriente de referencia, tal como

teoría, controlador de cumplidores, neuro, control adaptativo, Control wavelet, borroso, delta-sigma de modulación, control en modo deslizante, control de vectores, el control repetitivo, y el control de SFX para mejorar el estado de equilibrio y la dinámica de la SAIA [52-59].

4.1. p-q Método

Teoría de la potencia reactiva instantánea ha sido publicado en 1984. En base a esta teoría, el llamado p-q método "se aplicó con éxito en el control de la ICA. Componente de secuencia cero se descuida en este método, y debido a que el p-q método no es exacta cuando el sistema de tres fases está distorsionada o desequilibrada.

4.2. d-q Método

En base a la transformación del parque, la d-q Método vino. La corriente de carga de tres fases se puede descomponer en de secuencia positiva, secuencia negativa y la componente de secuencia cero. La corriente en el d-q marco yod y yoq puede ser transformado de la secuencia positiva y de secuencia negativa usando un PLL (bucle de enganche de fase). La división de los componentes AC y DC se puede obtener a través de una PHF de paso bajo. La señal de corriente de referencia se puede lograr por la componente de corriente alterna en d-q marco a través de una countertransformation.

4.3. Prueba directa y Cálculo Método (DTC)

La separación de los componentes armónicos y reactiva de la corriente de carga es el objetivo de generador de referencia actual. La principal característica de este método es la derivación directa de la componente de compensación de la corriente de carga, sin el uso de cualquier transformación marco de referencia. De hecho, este método presenta un problema de oscilación de baja frecuencia en la tensión del bus DC AHF.

4.4. Synchronous Referencia Fama Método (SRF)

Corrientes reales se transforman en un sistema de referencia síncrono en este método. El marco de referencia se sincroniza con la tensión de red de CA y está girando a la misma frecuencia. En este método, las corrientes de referencia se derivan directamente de las corrientes de carga reales sin tener en cuenta las tensiones de origen, que representan las características más importantes de este método. La generación de las señales de referencia no se ve afectada por la distorsión o desequilibrio de tensión, por lo tanto, aumentar la robustez de compensación y el desempeño.

4.5. Control de histéresis actual

El principio básico de este método de control es que las señales de conmutación se derivan de la comparación de la señal de error de corriente con una banda de histéresis ancho fijo. Esta técnica de control de corriente exhibe algunas de las características insatisfactorias debido a la simple, robustez extrema, dinámica rápida, buena estabilidad, y las características limitadas actuales automáticos.

4.6. Triángulo Comparación PWM de control

Este método de control también se denomina control de corriente lineal. El triángulo de comparación de PWM convencional principio de control es que la señal de modulación alcanzado por un regulador de corriente de la señal de error de corriente se cruza con la onda triangular. Después de eso, señales de impulsos obtenidos son para controlar los interruptores de los convertidores. Con el circuito PWM analógica, este método de control tiene aplicación sencilla con una alta velocidad de respuesta. Debido a la frecuencia de modulación es igual a la frecuencia de triángulo, la frecuencia de cruce de ganancia de bucle de corriente debe mantenerse por debajo de la frecuencia de modulación.

4.7. Modulación Espacio Vectorial (SVM)

El objetivo de este método es encontrar las combinaciones apropiadas de conmutación y sus factores de marcha de acuerdo con cierto esquema de modulación. La SVM opera en un plano complejo dividido en los seis sectores separados por una combinación de la realización o no conductor interruptores en el circuito de potencia. El vector de referencia se utiliza para localizar dos vectores de conmutación de estado adyacentes y calcular el tiempo durante el cual cada uno es activa. SVM es de baja velocidad de la respuesta causada por el retraso cálculo inherente, debido a la fuerte eliminación de las interferencias y la buena fiabilidad de la técnica de control digital. Con el fin de resolver el inconveniente, se recomienda la mejora de la adopción de control de incumplidores y una cierta gran tamaño de los componentes reactivos del sistema.

Actualmente, las líneas de investigación de las estrategias de control de AHF son principalmente a la aplicación de la optimización y la práctica de las estrategias de control. Al final, los criterios comparativos para PHF, AHF, y HHF podrían resumirse en base a la siguiente:

(yo) coste de los equipos y la instalación,

(ii) índices armónicos (ex. yoh, THDyo, TDD, y PWHD) ,

(iii) tiempo y porcentaje de averías vida,

(iv) mantenimiento e ingeniería.

5. Conclusiones

Confiabilidad del sistema eléctrico y el funcionamiento normal de los equipos eléctricos dependen en gran medida de la distorsión fuente de alimentación limpia y libre. Los diseñadores e ingenieros que desean reducir el nivel de contaminación de armónicos en una red de distribución de energía donde se conectan las cargas generadoras de armónicos no lineales tienen varias técnicas de mitigación de armónicos disponibles. Debido a la cantidad y variedad de métodos disponibles, selección de la técnica más adecuada para una aplicación particular no siempre es un proceso fácil o sencillo. Una amplia clasificación de las diferentes técnicas de mitigación de armónicos (pasivo, activo, e híbridos) se ha llevado a cabo para dar un punto de vista general sobre este tema amplio y rápido desarrollo. PHF se utiliza tradicionalmente para absorber las corrientes armónicas debido al bajo costo y simple estructura robusta. Sin embargo, que proporcionan una compensación fija y crean resonancia del sistema. AHF proporciona múltiples funciones, tales como la reducción de armónicos, aislamiento, amortiguación y terminación, el equilibrio de carga, Corrección PF, y la regulación de voltaje. La HHF es más atractivo en el filtrado de armónicos de los filtros puros a partir de tanto la viabilidad y los puntos de vista económico, en particular para aplicaciones de alta potencia. Se espera que la discusión y la clasificación de las técnicas de reducción de armónicos que se presentan en este trabajo proporcionarán información útil para ayudar a hacer la selección de un método de reducción de armónicos apropiado para una aplicación dada en una tarea más fácil.

Referencias (haga clic para ampliar)

Referencias

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