Estudio y simulación del uso de un filtro activo para la mitigación de armónicos de corriente en sistema eléctricos

Abstract

Dado que la presencia de los armónicos eléctricos generados en el sistema energético ocasiona una degradación en la calidad de energía existente generando problemas en la mayoría de los compontes que integran el sistema eléctrico, la tesis tiene como objetivo desarrollar y simular un filtro activo que permite mitigar los efectos de los armónicos. Se hizo uso de Simulink, una herramienta del software MATLAB, en esta interfaz se comenzó definiendo el valor de la carga que será alimentada por la red eléctrica trifásica de 220 voltios y 60 Hz. Con los valores de carga y red se procedió a hacer un muestreo de datos de corriente y voltaje trabajados en valores por unidad. Tales valores sirven de entrada al generador de referencia con el cual se obtiene la corriente de compensación ideal que debería ser inyectada a la red. Dicha corriente de compensación obtenida se modula con el uso de un PWM obteniéndose así una señal de control, que junto al inversor del filtro activo conformado por transistores IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) darán lugar a una señal de voltaje que se convertirá en señal de corriente mediante el uso de una resistencia establecida. Dicha señal deberá asemejarse a la corriente de compensación ideal obtenida en el generador de referencia y es esta la cual será inyectada a la red. Una vez obtenida la señal corregida se calculan los índices de distorsión THDi para corroborar la eficacia del filtro y verificar que se estos valores se encuentren dentro la normativa de la IEEE. Los valores obtenidos de THDi al simular con distintos requerimientos de potencia son menores a los valores permitidos tanto por la IEEE como por la normativa peruana, reduciendo estos valores de distorsión entre un 70%-90% de su valor inicial. Además, se comprobó que el filtro responde de manera eficiente ante cambios de carga instantáneos siendo el tiempo de respuesta igual a 15ms aproximadamente. Los resultados de THDi obtenidos de la simulación cumplen con la normativa existente para armónicos en sistemas eléctricos, demostrando la efectividad del filtro.