2. Objetivos
• Estudiar la compensación paralelo en sistemas
de distribución.
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3. Objetivos de la compensación paralelo
• Cancelar o suprimir disturbios indeseados,
tales como:
– Efecto de bajos factores de potencia – se buscará
tener factores de potencia unitarios.
– Efectos de corrientes armónicas – las corrientes
absorbidas deberán de ser sinusoidales.
– Efectos de los componentes de corrientes de dc
– Efectos de los desbalances de carga (corrientes
absorbidas deberán de ser balanceadas).
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4. Otras funciones de la compensación
paralelo
• Regulación de tensión
• Eliminación del desbalance
• Eliminación de armónicos.
La supresión de los disturbios indeseados (compensación) evitara o reducirá los problemas ocasionados en otras
cargas , que estén cerca de la ocurrencia de dichos disturbios.
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5. Consideraciones
• Hay consideraciones económicas para decidir
si se implementa la compensación o no
– Tipo de penalización impuesta por bajo factor de
potencia.
Las cargas que causan fluctuaciones de tensión
deberán de ser compensadas para mantener los
niveles de regulación requeridos (hornos de arco e
inducción, grandes motores). Cargas de PE causan
distorsión armónica…
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6. Antecedentes e hipótesis
• CH. 3- herramientas básicas de análisis.
• Las cargas son alimentadas de una fuente
robusta (la impedancia entre la carga y la
fuente es baja).
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7. Compensación de cargas monofásicas
Carga : Lineal / nolineal
Rf : Resistencia del inductor /
pérdidas del inversor.
Cdc : parte de dc del inversor
Compensador
Nota:
Se requiere controlar la tención Vdc
con un lazo de control
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Punto de conexión común
8. Análisis del compensador
• Se asume carga no lineal con bajo factor de
potencia.
– Corriente instantánea
Componente real
Componente reactiva
Componente armónica
Componentes de la corriente que
deben de compensarse.
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9. Análisis del compensador
• El objetivo del compensador es inyectar una
corriente if de tal forma que cancele los
componentes reactivo y armónico de la
corriente de carga.
La corriente de referencia deberá de ser:
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10. Requerimientos del compensador
• Controlado de tal forma que la corriente entregada sea
igual ala corriente de referencia (por ejemplo un
control por histéresis para asegurar el seguimiento de
la corriente de referencia).
• El compensador no consume/o entrega energía (no hay
componente real de corriente). En teoría, el
condensador no aporta ni recibe energía, entonces el
valor promedio de su tensión permanecerá sin cambio.
• Se requiere la determinación en línea (en tiempo real)
de los valores instantáneos de las corriente reactiva y
armónica.
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11. Ejemplo 7.1
• Vs = 240 Vrms, 50 Hz.
• Iload = 15 Arms (fundamental), FP = 0.5
(atraso); contiene además armónicos 5to y
7mo.
La fuente debe de suministrar únicamente potencia real. La potencia promedio
requerida por la carga se puede calcular con un filtro de promedio móvil con
una ventana de medio ciclo (10ms).
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12. Ejemplo 7.1 – cont.
Implementación: Para obtener la corriente deseada en la fuente , tomar muestras de la
tensión instantánea de alimentación y escalarla por el factor
La corriente de referencia es dada por:
Potencia promedio de en la carga
Asegura la corriente sinusoidal en fase con la tensión FP=1
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13. Ejemplo 7.1 – cont.
Tiene promedio =0
FP =1
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14. Notas de la compensación monofásica
• La regulación de la tensión del condensador
debe de contar con un lazo de regulación
adicional (compensación de pérdidas e
imperfecciones de la implementación
práctica). Lazo de control adicional.
• Un sistema trifásico pude usar tres
compensadores monofásicos para compensar
corrientes reactivas y armónicas, pero no
podrá compensar desbalances.
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15. Alumnos: Tarea 7.1
• Implementar el ejemplo 7.1 – completo, con
regulación de la tensión del condensador; dar
un valor a Rf, para modelar por ejemplo las
pérdidas en el compensador.
• Entregar reporte.
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16. Compensación trifásica - Ideal
Sistema trifásico – 4 hilos (3p4w)
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Tensiones y corrientes son valores instantáneos.
Compensador paralelo
17. Características del sistema
considerado
• La fuente de alimentación esta balanceada y
alimenta una carga conectada en estrella.
• La corrientes de carga pueden estar
desbalanceadas (Corrientes de secuencia cero
que circularán por el neutro o 4to conductor,
n-N).
• La corrientes de carga pueden contener
armónicos y offset DC.
• EL factor de potencia puede ser bajo.
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18. Objetivo del compensador trifásico
• Inyectar corrientes de tal forma que las
corrientes de la fuentes sean sinusoidales
balanceadas sin contenido armónico y con un
factor de potencia determinado.
– No proporcionará potencia activa a la carga. Toda
la potencia activa se tomará de la red eléctrica –la
potencia actica esta asociada a las componentes
fundamentales del sistema--.
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19. Ejemplo 7.2
• Sistema de alimentación trifásico definido por:
Cargas RL desbalanceadas
Corrientes absorbidas:
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20. Ejemplo 7.2 – cont.
• El compensador paralelo no deberá de suministrar potencia real a la carga.
La potencia real deberá de ser suministrada por la fuente de alimentación.
• La potencia real suministrada por la fuente esta asociada a la componente
fundamental de la corriente de carga.
• La potencia instantánea de la carga tiene una componente de dc y una
componente oscilatoria, con un valor medio de 0.5282, que corresponde a
la potencia promedio suministrada por la fuente de alimentación.
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Potencia instantánea en la carga.
Potencia promedio
Potencia del compensador
21. Ejemplo 7.2 – cont.
• La potencia promedio de cada fase deberá ser
de 0.1761 pu.
• El factor de potencia deberá de ser unitario.
• Las corrientes del compensador son
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22. Ejemplo 7.2 – cont.
• Variables del ejemplo 7.2
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23. Ejemplo 7.2 – Cont.
• El compensador estudiado puede ser usado en
sistemas trifásicos cuando la carga está conectada en Y.
• Cuando se usa en sistemas de distribución trifásicos de
4 hiles, el compensador puede balancear las corrientes
de fase eliminando la corriente del neutro.
• En sistemas de distribución trifásicos de 3 hilos con
carga conectada en Y, el enlace entre el neutro de la
fuente (N) y el neutro de la carga (n) no existe. Sin
embargo, la conexión n’-n es aún importante ya que
proporciona un camino para las corrientes de
secuencia cero cuando la carga esté desbalanceada.
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24. Compensación de carga conectada en
Delta
• Compensador con carga conectada en delta.
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25. Resumen de la compensación
• Tareas para llevar a cabo la compensación
– Generar el conjunto de corrientes de compensación: ifa, ifb, ifc.
– Inyectarlas al sistema a través de un convertidor estático con
control de corriente (emula las fuentes de corriente ideales).
– En el ejemplo las corrientes de referencia son generadas por la
caracterización completa de la carga y extrayendo la
componente que debe ser compensada. En la practica esto
representa algunos problemas, ya que la carga puede estar
variando continuamente. Entonces es necesario contar con
algoritmos que generen las corrientes de referencia en tiempo
real a partir de mediciones de tensiones, corrientes y potencias.
La generación de las corrientes de referencias debe de ser en
tiempo real y de manera instantánea.
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26. Alumnos : Tarea
• Implementar en simulación el ejemplo 7.2
completo
• Reportar el desarrollo y los resultados del
problema.
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27. Siguiente tema
Generación de las corrientes de referencia
usando la Teoría PQ Instantánea…
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