Topologías y sistemas de control para filtros activos de potencia en bajo voltaje para reducción de distorsión armónica - Dubón Franco, Mario (Universidad Don Bosco, 2019)
En general la distorsión en la red eléctrica es producida por varios factores: consumidores que toman armónicos de corriente y alteran la forma de onda de tensión (cargas no-lineales), compañías de generación que no entregan energía completamente libre de distorsiones, descargas eléctricas atmosféricas, y corrientes geomagnéticas. Los efectos negativos de la distorsión en diversos aparatos, son presentados en detalle, así como las fuentes de donde se originan, posteriormente son tratados los métodos de corrección, haciendo énfasis en el filtrado activo de los armónicos y detallando algunas características y modo de selección de un par de filtros activos comerciales, así como las consideraciones prácticas para su implementación, para finalizar con el diseño de un pequeño filtro activo monofásico. Las técnicas de corrección del factor de potencia y los filtros de potencia activos, se consideran soluciones viables para disminuir los problemas de factor de potencia y distorsiones armónicas, las implementaciones pueden ser activas o pasivas, estas ultimas ocupan inductores, capacitores y otros componentes pasivos, y hasta hace poco tiempo han sido la opción preferida en aplicaciones de relativa baja potencia comprometidas con el costo, pero el tratamiento activo está teniendo mayor acogida, debido a las nuevas aplicaciones técnicas, alto desempeño, y principalmente reducción de costos. Las soluciones tradicionales en la corrección del factor de potencia en sistemas que involucran múltiples subsistemas, no resulta factible tanto económica como estructuralmente; transformadores especiales (factor K), son efectivos solo para ciertas frecuencias armónicas; la mayoría de filtros pasivos, una vez instalados y sintonizados, son difíciles de incrementar en capacidad, y pueden generar resonancia en el sistema; la corrección activa del factor de potencia, necesita corregir cada fuente individual de potencia o carga en el sistema, lo que complica la arquitectura e incrementa los costos. Al contrario de las técnicas de control del factor de potencia, los filtros activos de potencia, proveen solo la potencia no-activa que cancela la generada por cargas no-lineales, procesando solo una pequeña porción de la energía, que conlleva una mayor eficiencia y mayor posibilidad de manejo de potencia. A través de un método para determinar la distorsión armónica generada por la carga o suministrada por la fuente, los filtros de potencia activos, compensan esa deficiencia mediante la inyección de energía almacenada en elementos capacitivos o inductivos. Esta técnica ha sido usada desde años en sistemas trifásicos de gran potencia, pero sus costos hacían prohibitivo su aplicación en sistemas de menor tamaño monofásicos y trifásicos. Es primordial no perder el enfoque de la situación cuando se tiene problemas de distorsión armónica de voltaje ocasionado por cargas no lineales “grandes”comparadas con la impedancia de la fuente. Deben realizarse primero las correcciones que demanden menor inversión y esfuerzo, pero a veces muy convenientes; es decir las técnicas tradicionales, dejando como última opción la implementación de filtros activos. La mayoría de soluciones están enfocadas a la disminución de la distorsión armónica en el voltaje que produce mal funcionamiento en equipo sensible, conectado a un punto de multiconexión (panel de distribución).