UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ELECTRONICA DE POTENCIA_203039 Trabajo T rabajo Práctco
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
Electrónica de Potencia
Fase 3
Diseo eta!a de Potencia " Filtrado
ESTUDIANTE# SER$IO %APATA ESPINOSA COD# &'(&')(*+,
$RUPO# +,3,3-./
TUTOR# 0airo L1is $1ti2rre
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS ECBTI CEAD 4EDELLIN No5ie67re +,'*
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ETAPA DE POTENCIA Y FILTRADO !" Proponga un método de regulación de la tensión y corriente de salida frente a la distorsión
armónica inyectada por la conexión de cargas no lineales. Inicialmente empezaremos con diferenciar las tres categorías de cargas no lineales en los sistemas de potencia que son los siguientes: cargas en fuente de corriente, cargas en fuente de tensión y sus combinaciones.
Cargas no lineales en fuente de corriente Los rectificadores con un gran inductor para reducir el rizado de corriente del lado DC, se comportan como una fuente armónica de corriente. Este tipo de carga presenta una inductancia muco mayor que la inductancia de la red, por lo que la corriente que absorbe la carga no e!perimenta grandes "ariaciones ante cambios de la inductancia de red. De esta forma se puede entender que dica carga se comporta como una fuente de corriente armónica. #ermitiendo usar el equi"alente de la $igura %.& 'b(, donde tambi)n se pueden apreciar las tensiones y corrientes características, La primera categoría de cargas no lineales incluye las del tipo carga en fuente de corriente constante. *radicionalmente, las cargas no lineales se an presentado como fuentes de corriente, debido a que la corriente del lado +C se presenta distorsionada. #or eemplo, en esta categoría se pueden incluir los rectificadores controlados por fase con un inductor de filtrado del lado DC para reducir el rizado de la corriente- los rectificadores con"ierten la tensión de una fuente +C en una fuente de corriente que puede suplir in"ersores de corriente 'CI( o sistemas de transmisión en DC '/0DC(, o simplemente rectificadores con suficiente inductancia de filtrado para alimentar cargas DC. Las características de transferencia y las corrientes armónicas resultantes de una carga no lineal en fuente de corriente, son menos dependientes de los par1 metros del circuito del lado +C que de aquellos del lado DC.
Los efectos que produce este tipo de carga, generalmente se compensan conectando en paralelo en el #CC un filtro pasi"o, acti"o o íbrido. El principio de los filtros pasi"os en paralelo o deri"ación, es pro"eer un camino de baa impedancia para las corrientes armónicas. El principio del filtro acti"o paralelo, es inyectar en el #CC corrientes armónicas en contra fase con la misma amplitud de las
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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ELECTRONICA DE POTENCIA_203039 Trabajo Práctco corrientes armónicas producidas por la carga, y de esta forma eliminar los corrientes armónicas que fluyen acia la fuente.
Carga no lineal en fuente de tensión 2na carga que trata de mantener la tensión del lado DC constante, se comporta como una fuente armónica de tensión. Este es el caso de un rectificador con un gran capacitor electrolítico del lado DC para reducir el rizado de tensión, +quí la impedancia del lado de continua es generalmente peque3a, y muco menor que la impedancia de la red, por lo que la corriente que absorbe la carga se "er1 fuertemente afectada ante cambios en el "alor de la inductancia de la red. in embargo, la tensión distorsionada en el #CC debido a la fuerte distorsión de corriente, no "aría ante cambios sensibles de la inductancia de red. Con lo que se puede decir que este tipo de carga se comporta como una fuente armónica de tensión. #or lo que para este tipo de carga, se puede usar el equi"alente de la $igura %.4 'b(, donde se pueden apreciar tambi)n las tensiones y corrientes características, Las cargas que entran en esta categoría generalmente poseen rectificadores con capacitor electrolítico para el filtrado del rizado de la tensión DC- que usualmente alimentan in"ersores con fuente de tensión '0I( para "ariadores de "elocidad, fuentes de poder con diodos de rectificación y capacitor de filtrado instaladas en computadoras u otros aparatos caseros, cargadores de baterías, etc. Este tipo de carga en fuente de tensión, produce una corriente discontinua, no sinusoidal con un alto "alor de */Di, bao factor de potencia y distorsiones de tensión en el #CC.
Carga en combinación de fuente de corriente y tensión Este tipo de carga se presenta cuando el comportamiento "aría frente a la corriente o potencia entregada. 2na carga puede comportarse como carga en fuente de corriente constante, pero cuando la carga est1 sometida a realizar mayor trabao, no puede mantener la forma de onda de corriente y esta pasa a ser dependiente de los par1metros +C de la red- con lo cua l el comportamiento empieza a asemearse a una
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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD ELECTRONICA DE POTENCIA_203039 Trabajo Práctco carga en fuente de tensión constante, ya que el incremento de trabao por parte de la carga, trae consigo en mucos casos distorsión de la tensión. 5tro caso m1s general, es cuando en el #CC se conectan distintas cargas no lineales en fuente de corriente. El solo eco de conectar una carga no lineal en fuente de tensión, ace que el grupo de cargas no lineales se comporte como una carga en fuente de tensión. Esta situación tambi)n se presenta, si se an instalado bancos capaciti"os para corrección de factor de potencia, esto ace que el grupo de cargas no lineales se comporte como carga en fuente de tensión debido a la caída de la impedancia
Consideraciones para compensar cargas no lineales *ipo y topología de la carga no lineal- por eemplo con"ertidores de tensión pueden inyectar un espectro armónico muy diferente al que pueden inyectar los con"ertidores de corriente. $uentes de poder conmutadas, "ariadores por modulación #67, ciclocon"ersores y ornos de arco el)ctrico tienen sus propios espectros armónicos. La interacción de cargas no lineales con la impedancia del sistema. El espectro armónico puede "ariar en función de la carga no lineal- por eemplo la forma de onda de corriente +C de un rectificador completamente controlado con un gran inductor del lado DC, depender1 mayormente del 1ngulo de disparo. +dicionalmente, una peque3a cantidad de armónicos no característicos pueden ser generados. #or lo tanto, deben ser considerados los peores escenarios para el an1lisis de este tipo de cargas. De acuerdo con lo anterior, el tratamiento matem1tico de sistemas compuestos por cargas no lineales, ya no se puede basar en la apro!imación tradicional, donde la potencia se define en r)gimen sinusoidal. e pasa entonces al r)gimen no sinusoidal- por lo que se ace necesario el estudio de la potencia bao estas condiciones.
Estas cargas generan tensiones armónicas, adem1s de corrientes armónicas cuyas amplitudes son mayormente afectadas por la impedancia del lado +C y los desbalances de la fuente de tensión- mientras que las tensiones rectificadas son menos dependientes de la impedancia del lado +C. En el caso de los rectificadores por diodos con filtrado capaciti"o del lado DC, se comportan como una fuente de tensión armónica, m1s que como una de corriente. De acuerdo a esto, filtros del tipo serie, pasi"os, acti"os o íbridos, se conectan para compensar la distorsión pro"ocada por la carga no lineal. Las cargas en fuente de tensión constante y las cargas en fuente de corriente constante, conser"an una relación dual una con la otra, respecto a los circuitos y propiedades. iendo efecti"amente compensadas con filtros serie y paralelo respecti"amente.
Métodos para compensar los efectos de las cargas no lineales E!isten di"ersos m)todos para compensar el efecto causado por cargas no lineales, ya sea sobre la corriente y8o sobre la tensión. Estos m)todos pasan por transformadores, reducción de potencia, filtros pasi"os, filtros acti"os y filtros íbridos. in embargo, los m)todos m1s populares debido a su f1cil implementación y "iabilidad, son los filtros pasi"os y los filtros acti"os de potencia .
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Filtros pasivos 2n filtro pasi"o es un elemento que discrimina una determinada frecuencia o gama de frecuencias de una se3al el)ctrica que pasa a tra")s de )l, pudiendo modificar tanto su amplitud como su fase. En la $igura %.9, una se3al u't( que pasa por el filtro se "e sometida a una selección de las frecuencias que la componen. Esto se logra dise3ando el filtro para que la magnitud de la función de transferencia, así como el 1ngulo, se comporten de la manera deseada.
Filtros activos de potencia
La moti"ación principal para construir un filtro acti"o es e"ad ir los problemas que tiene los filtros pasi"os y ma!imizar la capacidad de discriminar determinadas frecuencias o fenómenos no deseados, incluso ante condiciones de red cambiantes. e puede pensar que si las cargas basadas en electrónica de potencia son una de las mayores fuentes de perturbaciones, entonces es deseable construir un dispositi"o, tambi)n basado en electrónica de potencia que pueda producir estos mismos fenómenos pera ser inyectados en el #CC y así eliminar los fenómenos no deseados. De esta forma nace la idea del filtro acti"o de potencia '+#$ por sus siglas en ingl)s(. Este tipo de dispositi"o a tenido un gran desarrollo en la ltima d)cada .
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http://es.slideshare.net/electrocapoeira/eelectronica-de-potenciamomento3 http://fuhrer-luftwaffe.blogspot.com.co/2009/04/inversor-12v-cd-120v-ca.html
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