Diseño de un filtro activo de potencia tipo Shunt Inversor de tres niveles basados en el método de detección de corriente de referencia síncrona y un controlador multinivel de Histéresis de corriente para la compensación de corrientes armónicas para la aplicación de una pala eléctríca minera P&H 4100XPC DC

Abstract

En la industria minera, la contaminación armónica se ha convertido en un problema debido a las cargas no lineales. Las características no lineales de los dispositivos electrónicos son los principales causantes de la contaminación armónica. La presencia de armónicos distorsiona la forma de onda de las tensiones y corrientes, también disminuye el factor de potencia del sistema eléctrico. Los filtros pasivos y activos se presentaron y analizaron, el primer tipo se usa actualmente en las palas P&H 4100XPC DC, el segundo tipo se escogió para proponer una alternativa a la solución clásica utilizada por las Palas P&H para la mitigación de armónicos y corrección del factor de potencia. Los parámetros de los filtros pasivos del sistema de Compensación de Potencia Reactiva de la Pala del fabricante P&H modelo 4100XPC DC, fueron deconstruidos a través del estándar de la IEEE Std 1531-2003, posteriormente, se analizó la Distorsión Armónica Total-THD de las tensiones de alimentación de la Pala y la Distorsión de Demanda Total-TDD de las corrientes de alimentación de la Pala a través de instrumentos de adquisición de data como el Eaton Power Quality Xpert Meter 8000 y el DATAQ, ambos instrumentos corroboraron la contaminación armónica de la red en la mina. Una topología basada en un inversor de fuente de tensión de tres niveles se escogió para el diseño del filtro activo. El método de detección de corriente de referencia síncrona-SRC y un controlador de histéresis multibanda fue propuesto para el diseño del esquema de control del filtro activo. Los resultados mostraron la eficiencia del filtro activo para compensar corrientes armónicas en estado estable y transitorio, variando el inductor de acoplamiento y la capacitancia del bus DC del inversor.