Teoría generalizada de la potencia instantánea aplicada a la compensación de cargas polifásicas

Generalized instantaneous power theory applied to multiphase loads compensation

El interés creciente de utilizar filtros activos de potencia para compensar las corrientes no sinusoidalesproducidas por las cargas no lineales ha aumentado el uso de la teoría instantánea de potencia reactiva.Sin embargo, esta teoría se puede aplicar solamente a los sistemas trifásicos de tres o cuatro conductores.Este artículo presenta una nueva definición de la potencia instantánea que puede ser aplicada a todos lossistemas polifásicos. Así, el concepto de producto tensorial es introducido para definir el tensor instantáneode potencia y también la descomposición de la corriente en las componentes activas y reactivas sinimportar el número de fases del sistema eléctrico. Finalmente, un análisis exhaustivo de casos prácticosse ha realizado a nivel de simulación, los cuales han permitido que el enfoque propuesto sea verificado.

INTRODUCCIÓN

Definir apropiadamente las componentes de la potencia tales como potencia activa, potencia reactiva y potencia aparente son, en la actualidad, motivo de discusión y han dado como resultado una gran cantidad de teorías. Las componentes de la potencia están bien definidas bajo condiciones de operación sinusoidal en sistemas monofásicos lineales o en sistemas trifásicos balanceados lineales. Sin embargo, la utilización de dispositivos electrónicos en sectores residenciales, comerciales e industriales ha traído consigo un aumento significativo de las perturbaciones que afectan la calidad de la forma de onda. En este caso, la definición de las componentes de la potencia es controversial admitiendo múltiples enfoques, lo cual ha dado lugar al planteamiento de muchas teorías. No obstante, todas estas teorías dependen del dominio (frecuencia, tiempo o tiempo-frecuencia) y del número de fases del sistema eléctrico donde se realiza el análisis.

Como puede observarse en la Tabla 1, desde comienzos del siglo pasado muchas teorías han sido planteadas para resolver el problema [1-11]. Sin embargo, en la actualidad no se ha podido llegar a un consenso sobre una teoría única donde las componentes de potencia en régimen no sinusoidal no sean refutadas.

Inicialmente, las teorías se basaban en el concepto del valor medio y eran implementadas principalmente para la medida del contenido de potencia armónica. Pero fue en 1983 cuando Akagi, Kanazawa y Nabae [3] introdujeron la teoría de la potencia reactiva instantánea, basada en el concepto de valor instantáneo, para formas de onda arbitrarias, incluyendo estados transitorios.