Escuela Superior Politécnica del Litoral

CALIDAD DE LA ENERGÍA Y ANÁLISIS DE ARMÓNICOS

PROFESOR:

SIXIFO FALCONES

TÍTULO:

BALANCEAMIENTO DE CARGAS DESBALANCEADAS

ALUMNOS:

ISRAEL ORELLANA

GABRIEL JAYA

SIXTO YANEZ

PARALELO: 1

I TÉRMINO 2013

CONTENIDO

1.-OBJETIVOS:..............................................................................................................................3

2.-INTRODUCCIÓN:.......................................................................................................................3

3.- SIMULACIONES DE CARGAS DESBALANCEADAS:.....................................................................4

3.1.- SISTEMA DESBALANCEADO FUENTES IDEALES.................................................................4

3.2.- DIAGRAMA DE VOLTAJE Y CORRIENTE.............................................................................4

4.-CALCULO PARA EL BALANCEO DE CARGAS...............................................................................5

4.1.- PARAMETROS:..................................................................................................................5

4.2.- DIAGRAMA FASORIAL.......................................................................................................6

5.-SIMULACION BALANCEO CON FUENTES IDEALES...................................................................6

5.1.- DIARAMA DE VOLTAJE Y CORRIENTE................................................................................7

6.-SIMULACION DE BALANCEAMIENTO CON EL CONVERTIDOR..................................................7

6.1.- DIARAMA DE VOLTAJE Y CORRIENTE................................................................................9

7.-THD DE VOLTAJE Y CORRIENTE................................................................................................9

8.-CONCLUSIÓN:.........................................................................................................................11

9.-REFERENCIAS:........................................................................................................................11

1.-OBJETIVOS:

Realizar el cálculo respectivo para el balanceamiento de cargas.2

Simular y analizar el balanceamiento de cargas con fuentes ideales en el Simulink de Matlab.

Simular el balanceo de cargas con el convertidor de DC a AC.

2.-INTRODUCCIÓN:El D-STATCOM es un controlador perteneciente a la tecnología CustomPower, basado en electrónica de potencia (GTO, IGBT), que actúa como una fuente de energía reactiva que proporciona un control de voltaje flexible en el punto de conexión de la carga, mejorando la CPE en los sistemas de distribución.

Las principales funciones del D-STATCOM son:

Mitigar el efecto de los Sags y Swells de voltaje sobre cargas sensibles.

Regulación de voltaje.

Compensación de corrientes armónicas.

Control de Potencia Reactiva.

Mitigación de Flicker de voltaje.

Energía ininterrumpida si es usada con un dispositivo almacenador de energía.

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Figura 1: Dstatcom

3.- SIMULACIONES DE CARGAS DESBALANCEADAS:

3.1.- SISTEMA DESBALANCEADO FUENTES IDEALES

Para el estudio de balanceo de cargas se procede a colocar fuentes de corrientes ideales como la corriente de la carga.

3.2.- DIAGRAMA DE VOLTAJE Y CORRIENTE

En el diagrama se aprecia el voltaje de las tres fases y las corrientes de dos fases desbalancedas.

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Figura 2: sistema a balancear

Figura 3: Grafica de voltaje y corriente desbalanceado.

4.-CALCULO PARA EL BALANCEO DE CARGAS.

Para realizar el balanceo de carga se tiene que realizar el cálculo respectivo fasorial para ver cuanta corriente vamos a colocar en la línea para que las tres corrientes estén iguales (balanceadas).

4.1.- PARAMETROS:

CORRIENTE DE LA FUENTE ESPERADA

Isa=10<0°

Isb=10<-120°

Isc=10<120°

CORRIENTES DE LA CARGA

Icarga(a)= 10<0°

Icarga(b)= 5<90°

Icarga(c)= 5<-90°

4.2.- DIAGRAMA FASORIAL

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5.-SIMULACION BALANCEO CON FUENTES IDEALES

Para el balanceo de las corrientes se coloca tres fuentes de corrientes ideales con magnitud y fasor correspondiente de acuerdo al cálculo ya establecido anteriormente.

5.1.- DIARAMA DE VOLTAJE Y CORRIENTE

En la grafica se observa el balanceamiento de la corriente al colocar fuentes de corrientes ideales con magnitud y fases calculadas. Se ve que el voltaje de las dos fases a balancear se distorsiona debido a la inyección de corriente al sistema creando un disturbio hasta que se estabiliza el voltaje.

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Figura 4: Sistema balanceado con fuentes de corrientes ideales.

Figura 5: Diagrama de volatje y corriente antes y después de la inyección de corriente.

En la parte de las corrientes en las fases se nota el balanceo inmediato de las dos cargas desbalanceada.

6.-SIMULACION DE BALANCEAMIENTO CON EL CONVERTIDOR

Ya hecha la simulación con fuentes ideales, se procedió a la colocacion del convertidor para el balanceo de las corrientes deacuerdo con los parámetros obtenidos anteriormente, se obtuvo el valor de la fuente de voltaje DC y el valor del inductor con el método de prueba y error hasta que se produjo el balanceamiento de las corrientes.

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Figura 6: Sistema balanceado con convertidor

6.1.- DIARAMA DE VOLTAJE Y CORRIENTE

Hecha la simulación con el convertidor se obtuvo la grafica de voltaje y corrientes en el punto de acoplamiento común (PCC). Se aprecia que el voltaje de la línea tiene un pequeño rizado debido a la conversión del voltaje DC al voltaje AC. Se aprecia que las corrientes en las líneas se encuentran perfectamente balanceadas.

7.-THD DE VOLTAJE Y CORRIENTE.

Con la simulación ya hecha con el convertidor se procedió a sacar los THD de voltajes y corrientes para ver si estaban dentro de las normas establecidas por la IEEE stand-519.

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Figura 8: THD de voltaje de la línea cuando es colocado el convertidor.

Figura 9: THD de corriente de la línea cuando se coloca el convertidor

Figura 7: Diagramas de voltajes y corrientes balanceadas con el convertidor.

El THD de voltaje obtenido es de 0.82% el cual se encuentra en el rango establecido por la IEEE stand-519 que es de 5%.

Y el THD de corriente obtenido es de 0.07% el cual también se encuentra en el rango establecido por la norma IEEE stand-519 que en este caso es de 8%.

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8.-CONCLUSIÓN:

Se hizo los cálculos respectivos para el balanceamiento de cargas con respecto a los parámetros establecidos.

Se realizo la simulación de balanceamiento de cargas con fuentes ideales y con el convertidor en el Simulink de Matlab.

Se obtuvo las graficas antes y después de la simulación con fuentes ideales, pero no se obtuvo cuando se coloco el convertidor debido al no tener el conocimiento necesario en Simulink.

Se comprobó que el THD de voltaje y corriente con el convertidor para balancear las cargas se encuentran en el rango establecido por la norma IEEE stand-519.

9.-REFERENCIAS:

ESTUDIO, ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DE UN COMPENSADOR ESTÁTICO PARA SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA (MSC. JORGE WILSON GONZÁLEZ).

THREE PHASE LOAD BALANCING AND POWER FACTOR CORRECTION USING A PULSE WIDTH MODULATED STATIC COMPENSATOR BY CHRISTOPHER ANDREW STRUTHERS PAG. 1 AÑO 2001.

BALANCING OF UNBALANCED LOAD AND POWER FACTOR CORRECTION IN MULTI-PHASE. ZAKIR HUSAIN, RAVINDER KUMAR SINGH AND SHRI NIWAS TIWARI (WCE 2010, JUNE 30 - JULY 2, 2010, LONDON, U.K.)

POWER QUALITY IMPROVEMENT USING DSTATCOM BY DR. DEEPIKA MASAND UACEE INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCEMENTS IN ELECTRONICS AND ELECTRICAL ENGINEERING VOLUME 1: ISSUE 1.

NORMA DE CALIDAD DE LA ENERGIA ELECTRICA IEEE STAND- 519.

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