Estimación de las componentes simétricas instantáneas de señales eléctricas usando filtros sintonizados

Instantaneous symmetrical components estimation of electrical signals using tuned filters

En este artículo se propone un algoritmo basado en filtros sintonizados para extraer las componentesinstantáneas de secuencia positiva, negativa y cero (+,–,0) de señales de tensión y/o corrientes desequilibradasy distorsionadas. El trabajo se encuentra justificado en la necesidad de disponer de nuevos algoritmos quepuedan ser utilizados en la medición de parámetros que afectan a la calidad de la energía eléctrica conel fin de diagnosticar y compensar las perturbaciones presentes en las señales de tensión y/o corriente.El desempeño del algoritmo es evaluado mediante simulaciones en Matlab/Simulink y por medio desu implementación en tiempo real en la tarjeta de desarrollo dSPACE 1104. Los resultados obtenidosmuestran la eficacia del algoritmo propuesto.

INTRODUCCIÓN

De acuerdo con [1], el término calidad de suministro eléctrico se refiere a las características de la electricidad en un punto dado de una red eléctrica, evaluadas con relación a un conjunto de parámetros técnicos de referencia. En ese sentido, cualquier desviación de las señales de tensión y de corriente con respecto a una forma de onda ideal será considerada como una perturbación. Este tema toma especial importancia porque permite encontrar la De acuerdo con [1], el término calidad de suministro causa de fallos en los equipos, obtener información eléctrico se refiere a las características de la estadística sobre los eventos, mitigar los problemas, electricidad en un punto dado de una red eléctrica, entre otros [2].

Para el caso de señales trifásicas las características desviación de las señales de tensión y de corriente de especial interés son la amplitud, la frecuencia, con respecto a una forma de onda ideal será la forma de onda y la simetría [3]. En cuanto a la estimación de parámetros, como la amplitud y ángulo de fase de los armónicos de una señal distorsionada, la técnica de la Transformada de Fourier Discreta (DFT-Discrete Fourier Transform en inglés) es una de las más utilizada y es recomendada en normativas como la UNE-ES 61000-4-7 [4]. Cuando la frecuencia de la señal no es conocida, la DFT requiere de un estimador de frecuencia y en ese caso se suele utilizar un lazo de seguimiento de fase, o PLL (Phase-Locked Loops en inglés) [5]. En el caso de la simetría de la onda de señales trifásicas, normalmente se recurre a técnicas de estimación que son basadas en un análisis por componentes simétricas [6-8], en donde se obtienen las componentes de secuencia positiva o directa, negativa o inversa y cero u homopolar (+,-,0).

Como resultado de aplicar las técnicas anteriores se obtienen unos fasores de tensión y/o corriente que son muy útiles en estudios que impliquen un análisis en el dominio de la frecuencia.