Modelo de convertidor VSI como filtro activo de potencia

VSI converter model - as active power filter

Los filtros activos de potencia se han convertido en una alternativa viable para el control de niveles de armónicos en aplicaciones industriales y comerciales. Este artículo presenta el estudio detallado de la estructura de filtro activo de potencia en derivación, la metodología para el modelado y el diseño de un filtro activo de potencia en paralelo, y el estudio del comportamiento dinámico como alternativa al modelo de conmutación del filtro activo. Las simulaciones de este trabajo contaron con el apoyo especializado de simulación, utilizando la ingeniería de software Simulink-Matlab ®.

1. INTRODUCCIÓN

Este documento, inicialmente, proporciona la descripción de un filtro activo de potencia (FAP), en configuración paralela, utilizado para reducir los componentes armónicos en las cargas del sistema de potencia trifásico, seguido del análisis teórico y de la simulación del modelamiento del filtro y el diseño de su sistema de control.

Para el diseño de los controladores de FAP, se debe conocer el comportamiento del convertidor electrónico de potencia y cómo diseñar sus elementos para los modos de operación previstos, además de estar al tanto de las técnicas de control (no lineal especialmente), puesto que los FAP son no lineales,variantes en el tiempo y sistemas discretos.

Las metodologías de modelamiento y los procesos de control deben garantizar que los FAP tengan una operación estable (Akagi, 1996; Akagi y Nabae, 1986), no solamente con un desempeño dinámico y estático satisfactorio, sino también con baja sensibilidad con respecto a las cargas o a las perturbaciones en la línea de alimentación; es decir, deben responder con robustez.

Los FAP en paralelo representan un campo de aplicación extremadamente exigente para los convertidores de modulación por Ancho de Pulso Sinusoidal (SPWM, por su sigla eninglés). Independientemente de lo que suceda en los variadores de velocidad ajustable o en las aplicaciones de rectificadores por PWM, el control de corriente de los FAP se requiere para generar una forma de onda de corriente que sea caracterizada por un contenido armónico que compense la corriente distorsionada generada por las cargas no lineales (Mohan, 2003).

En el capítulo 2 se realiza la descripción genérica de un FAP, teniendo en cuenta su estructura, topología de convertidor y control de corriente. Seguidamente, en el capítulo 3, se realiza un estudio sobre las componentes de corriente en cargas no lineales y su aplicación a la obtención de las corrientes de referencia para el control de los FAP.