Rectificador trifasico con corrección de factor de potencia
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2021-09-27
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Resumen
El proyecto de grado titulado "Rectificador trifásico con corrección de factor de potencia" presenta el diseño de un convertidor trifásico basándose en la necesidad actual del uso eficiente de la energía suministrada por la red eléctrica, orientado desde la perspectiva de la reducción de la contaminación de armónicos generados por diferentes dispositivos y dando cumplimiento a las medidas de nivel internacional que establecen limites del contenido armónico de la corriente de la red eléctrica.
Estos convertidores conmutados se han utilizado para mejorar el rendimiento de varios sistemas de conversión de energía, particularmente el convertidor de voltaje de alimentación (VSC), comúnmente utilizado en sistemas de energía con la finalidad de facilitar el control de flujo de energía y mejorar la calidad de la misma. En consecuencia al realizar una revisión de las topologías trifásicas de convertidores CA/CD se selecciona el rectificador activo como la mejor opción para sustituir al rectificador tradicional, esta topología es seleccionada debido a que proporciona regulación el el bus de CD, control sobre el flujo de potencia y operación con corrientes de fase sinusoidales.
El presente trabajo considera las aplicaciones del convertidor de voltaje o rectificador trifásico, analizando la compensación del factor de potencia (PFC) y el filtro de potencia activa (APF) que atenúa los armónicos generados por el sistema, contemplando condiciones de baja distorsión armónica, un bajo consumo de energía reactiva y las necesidades en términos de la eficiencia energética.
El modelo matemático del sistema establecido en el marco de referencia síncrono, se emplea con la finalidad de desacoplar las variables del sistema, definir el comportamiento del sistema en régimen permanente y aplicar técnicas de control clásico, diseñando los compensadores de corriente y tensión con la capacidad de mantener constante la tensión del bus de salida y establecer una forma de onda sinusoidal en la corriente de entrada.
Para el estudio de la topología del convertidor elevador se realiza el diseño de controladores proporcionales integrales a partir de técnicas tradicionales de la estructura de control compuesta una estructura de control con desacoplo de las potencias activa y reactiva, conformados por dos compensadores de corrientes en el marco de referencia síncrono y una estructura de control en cascada desacoplada por ancho de banda aplicada a la tensión de salida.
Los resultados evidencian que el diseño presenta un buen rendimiento en estado estacionario y transitorio, observando la ausencia de armónicos en corriente de magnitud considerable, lo que se refleja en un alto nivel de distorsión armónica total y un bajo factor de potencia, haciendo evidente los beneficios que brinda el uso de la estrategia propuesta en comparación con la operación tradicional
Abstract
The degree project entitled "Three-phase rectifier with power factor correction" presents the design of a three-phase converter based on the current need for efficient use of energy supplied by the power grid, oriented from the perspective of reducing harmonic pollution generated by different devices and complying with international measures that set limits on the harmonic content of the current of the power grid.
These switched converters have been used to improve the performance of various power conversion systems, particularly the voltage supply converter (VSC), commonly used in power systems in order to facilitate power flow control and improve power quality. Consequently, when performing a review of three-phase AC/DC converter topologies, the active rectifier is selected as the best option to replace the traditional rectifier. This topology is selected because it provides regulation of the DC bus, control over the power flow and operation with sinusoidal phase currents.
The present work considers the applications of the voltage converter or three-phase rectifier, analyzing the power factor compensation (PFC) and the active power filter (APF) that attenuates the harmonics generated by the system, considering low harmonic distortion conditions, low reactive power consumption and the needs in terms of energy efficiency.
The mathematical model of the system established in the synchronous reference frame is used with the purpose of decoupling the system variables, defining the behavior of the system in permanent regime and applying classical control techniques, designing the current and voltage compensators with the capacity of maintaining constant the output bus voltage and establishing a sinusoidal waveform in the input current.
For the study of the step-up converter topology, the design of integral proportional controllers is carried out from traditional techniques of the control structure composed of a control structure with decoupling of active and reactive power, consisting of two current compensators in the synchronous reference frame and a cascade control structure decoupled by bandwidth applied to the output voltage.
The results show that the design presents a good performance in steady state and transient, observing the absence of current harmonics of considerable magnitude, which is reflected in a high level of total harmonic distortion and a low power factor, making evident the benefits provided by the use of the proposed strategy in comparison with the traditional operation.
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Idioma
spa
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Citación
Lopez Muñoz, J. A. (2021). Rectificador Trifasico Con Corrección de Factor de Potencia. [Trabajo de grado Pregrado Ingeniería Electrónica] Repositorio Institucional
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