Diseño y validación del control de un filtro activo serie trifásico de dos niveles y 50kVA para compensación de armónicos de tensión en redes de distribución distorsionadas

Abstract

[ES] El presente trabajo de investigación se centra en el diseño y validación de un filtro activo en serie para la compensación de armónicos de tensión en redes de distribución eléctrica. Para ello se emplea un inversor trifásico de dos niveles con una capacidad nominal de 50 kVA actuando como fuente de tensión. El diseño abarca la selección y evaluación de diferentes aspectos clave como la técnica de modulación, el sistema de obtención de componentes armónicas y el sistema de sincronismo con la red. En este proceso se han implementado técnicas poco desarrolladas en la literatura técnica. El proceso de validación implica la construcción del modelo en un programa de simulación. En este se incluye diferentes partes como la obtención de las funciones de conmutación, el filtrado de la señal, la inyección a la red y la implementación de un bucle cerrado de control operado mediante controladores PID.

[CA] Aquest treball de recerca se centra en el disseny i la validació d'un filtre actiu en sèrie per a la compensació d'harmònics de tensió en xarxes de distribució elèctrica. Per això s'empra un inversor trifàsic de dos nivells amb una capacitat nominal de 50 kVA actuant com a font de tensió. El disseny inclou la selecció i l'avaluació de diferents aspectes clau com la tècnica de modulació, el sistema d'obtenció de components harmòniques i el sistema de sincronisme amb la xarxa. En aquest procés s'han implementat tècniques poc desenvolupades a la literatura tècnica. El procés de validació implica la construcció del model en un programa de simulació. S'hi inclouen diferents parts com l'obtenció de les funcions de commutació, el filtratge del senyal, la injecció a la xarxa i la implementació d'un bucle tancat de control operat mitjançant controladors PID.

[EN] This research work focuses on the design and validation of a series active filter for the compensation of voltage harmonics in electrical distribution networks. For this, a three-phase two-level inverter with a nominal capacity of 50 kVA is used, acting as a voltage source. The design covers the selection and evaluation of different key aspects such as the modulation technique, the system for obtaining harmonic components and the synchronization system with the network. In this process, techniques little developed in the technical literature have been implemented. The validation process involves building the model in a simulation program. This includes different parts such as obtaining switching functions, signal filtering, injection into the network and the implementation of a closed control loop operated by PID controllers.