08-luis moran_udec_compensacion de cicloconversores de potencia para aplicaciones en mineria_08

ÓCOMPENSACIÓN DE CICLOCONVERSORES DE POTENCIA PARA APLICACIONES EN MINERÍA

Luis Morán T (PhD)Luis Morán T (PhD)Luis Morán T. (PhD)Luis Morán T. (PhD)

Departamento de Ingeniería EléctricaDepartamento de Ingeniería EléctricaUniversidad de ConcepciónUniversidad de ConcepciónCasilla 160 Casilla 160 –– C, Concepción C, Concepción -- ChileChileT léf 56T léf 56 4141 203514 F 56203514 F 56 4141 246999246999

1

Teléfono 56Teléfono 56--4141--203514; Fax: 56203514; Fax: 56--4141--246999246999Email [email protected] [email protected]

ContenidoContenido

IntroducciónIntroducción

Topología del cicloconversor

Operación

Compensación pasivaCompensación pasiva

Compensación activa

Conclusiones

2Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia

para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería

IntroducciónIntroducción

El desarrollo de la electrónica de potencia ha permitido la implementación decomplejas topologías para manejar eficientemente grandes bloques de potencia.

En la actualidad las plantas de molienda utilizan motores sincrónicos de hasta 30kHP que son alimentados a través de cicloconversores.

9 kV

Voltaje

TIRISTOR

GTO

5 kV

6 kV

7 kV

8 kV

GTOIGCT

IGBT

1 kV

2 kV

3 kV

4 kV

5 kV

100 kHz

10 kHz

1 kHz

Corriente

1 kV

1 kA 2 kA 3 kA 4 kA 5 kA 6 kA1 MHz

100 kHz

Frecuencia

MOSFET



TopologíaTopología

Topología de 12 pulsos.




Topología de 12 pulsos para motor de doble bobinado.




Configuración de una planta de molienda.

220 kV / 50 Hz 5370 MVA SC

1x220 kVFlint

220/23 kV60 MVA 9%

220/23 kV60 MVA 9%

220/23 kV60 MVA 9%

Flint102 km

60 MVA 9%

H i Harmonic Harmonic

60 MVA 9% 60 MVA 9%

NCNC

Otherloads

Harmonic Filters

24 MVAr

Otherloads

Harmonic Filters

24 MVAr

Otherloads

Harmonic Filters

24 MVAr

SAG Mill30 kHP

Ball Mill25 kHP

Ball Mill25 kHP



OperaciónOperación

Eficiencia.




Voltaje y corriente de salida.




Operación normal.




Falla de conmutación.




Potencia de entrada.




Corriente de entrada de un cicloconversor de 12 pulsos que acciona un motorsincrónico de 30 kHP.

DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DE ENTRADA DEL CICLOCONVERSOR

THD caract. 9.2%THD no caract. 9.1%

THD total 12.9%




Los filtros pasivos han sido durante mucho tiempo la elección indiscutible paraatenuar contenido armónico y compensación de potencia reactiva en convertidoresestáticos.estáticos.

220 kV / 50 Hz 5370 MVA SC

1x220 kV

220/23 kV60 MVA 9%

Flint102 km

CARACTERÍSTICAS NOMINALES Y DE DISEÑO DE FILTROS 60 MVA 9%

x3 PASIVOS UTILIZADOS

ID Orden sintonía h

Potencia Reactiva

[MVAr]

Resistencia de amortiguamiento

[Ω]

Factor de calidad de

reactorPF-02 2 6 500 35PF-03 3 4 500 30PF-04 4 2 500 25PF-05 5 2 500 20PF-07 6 2 500 17PF 11 11 4 100 15

PF-02 PF-03 PF-04 PF-05 PF-07 PF-11 PF-17 PF-36SAG Mill30 kHP

PF-11 11 4 100 15PF-17 17 2 30 12PF-36 36 2 100 8




Impedancia equivalente del sistema y del set de filtros pasivos en 23 kV.




La efectividad de los filtros pasivos es estimada con el factor de atenuación.

I ZSh PFh

Lh Sh PFh

I ZI Z Z

El f t d t ió t l lifi ió d t id ó i d b jEl factor de atenuación muestra la amplificación de contenido armónico de bajafrecuencia (resonancia paralela).




Simulación del cicloconversor considerando la conexión del set de filtros pasivos.

Vs.



DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DEL SISTEMA CON FILTROS PASIVOS


THD total 12.9%THD total 10.6%



Compensación activaCompensación activa

Propuesta de compensación.

Filtros pasivos compensan potencia reactiva ycorrientes armónicas sobre 100 Hz.

Filt ti i t ó i f 6fFiltro activo compensa corrientes armónicas f1-6fo yf1+6fo que se encuentran próximas a la componentefundamental.



Compensación activaCompensación activa

Corriente del sistema.

DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DEL

Vs.

DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DEL SISTEMA CON FILTROS PASIVOS Y COMPENSACIÓN

ACTIVATHD caract. 4.3%

THD no caract. 4.2%



THD l 12 9%THD total 6.0% THD total 12.9%



ConclusionesConclusiones

Los accionamientos de velocidad variable permiten que el motor trabajeen un punto de operación deseado eliminando elementos poco eficientes.

La tendencia actual indica que el uso de accionamientos de velocidadvariable es una alternativa más económica debido al ahorro energéticologrado durante su vida útil.g

Los inconvenientes que surgen con la utilización de cicloconversores sonresueltos de manera efectiva utilizando filtros pasivos/activos.



ÓCOMPENSACIÓN DE CICLOCONVERSORES DE POTENCIA PARA APLICACIONES EN MINERÍA

Luis Morán T (PhD)Luis Morán T (PhD)Luis Morán T. (PhD)Luis Morán T. (PhD)

Departamento de Ingeniería EléctricaDepartamento de Ingeniería EléctricaUniversidad de ConcepciónUniversidad de ConcepciónCasilla 160 Casilla 160 –– C, Concepción C, Concepción -- ChileChileT léf 56T léf 56 4141 203514 F 56203514 F 56 4141 246999246999

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