ARMÓNICOS MODELADO Y SIMULACIÓN DE ARMÓNICOS
MODELADO Y SIMULACIÓN MODELADO DE FUENTES ARMÓNICAS: •Fuentes no lineales de tensión y corriente: Transformadores, lámparas, hornos de arco, etc.
•Compensadores estáticos: Alta tensión •Conversores de potencia trifásicos estáticos: Alta tensión y controladores de velocidad de DC y AC •Conversores de potencia estáticos monofásicos: Fuentes de equipos electrónicos
MODELADO Y SIMULACIÓN RED DE ALTA TENSIÓN
RED DE ALTA TENSIÓN
SISTEMA A ANALIZAR
La alternativa más simple es partir de los datos de Potencia de CortoCircuito:
S3 3Vsis I 3 S1 3Vsis I1 A partir de ello:
I 3
V Z1
3V I1 2 Z1 Z 0
V Z1 Z 2 I 3 3V Z0 2 Z1 I1
MODELOS: RED DE ALTA TENSIÓN Ejemplo:En una barra de 300kV se conoce Icc3=8,9kA, Icc1=8,1kA, X/R3=9,1 y X/R1=9,3. Cuanto vale Z1(h) y Z0(h)????
3 tg 1 ( X / R)3 83,73º
I 3 8,9 83,73kA
1 tg 1 ( X / R)1 83,86º
I1 8,1 83,86kA
S3 3Vsis I 3* 4624,683,73º MVA S1 3Vsis I1* 4208,983,86º MVA Vsis2 Z1 * 2,126 j19,345 S3 3Vsis2 Z 0 2 Z1 2,607 j 25,093 S sis Con lo cual:
Z 0 (h) 2,607 j 25,093h Z sis (h) Z1 (h) 2,126 j19,345h
MODELOS: LINEAS Y CABLES
Reactancia de un conductor:
2s X p k ln 1 D p
Reactancia entre dos conductores:
2s X m k ln 1 Dm
/unidad de longitud = 2f, k = 0,2x10-3 si la unidad de longitud es el km, s es la longitud del conductor Ds = r.e-(1/4) Radio Medio Geométrico (RMG), con r siendo el radio del conductor, Dm = es la Distancia Media Geométrica entre los conductores.
MODELOS: LINEAS Y CABLES
a b c
Ia
z aa
Ib
z bb
Ic
a`
z ab
z ac
z bc
z cc
Va
b` c`
z ad Vb
z bd Vc
z cd
Vd=0
z dd d
d`
MODELOS: LINEAS Y CABLES
I d I a I b I c
Vaa' Va Va ' z aa V V V z bb' b b ' ab Vcc ' Vc Vc ' z ac Vdd ' Vd Vd ' z ad
z ab z bb
z ac z bc
z bc z bd
z cc z cd
z ad I a I z bd b z cd I c z dd I d
MODELOS: LINEAS Y CABLES Va ' Vd ' 0, Vb ' Vd ' 0, Vc ' Vd ' 0, Vd 0
Va Va ' Vd ' z aa 2 z ad z dd I a z ab z ad z bd z dd I b
z ac z ad z cd z dd I c
Va zaa I a zab I b zac I c
MODELOS: LINEAS Y CABLES
Va z aa V z b ab Vc z ac
z ab z bb z bc
z ac I a z bc I b z cc I c
donde:
z aa
2s 2s 2s ra jk ln 1 2 jk ln 1 rd jk ln 1 Dsa Dad Dsd
y
D z ab rd jk ln e Dab
MODELOS: LINEAS Y CABLES la resistencia de la tierra, rd ,
rd 9,869.10 4 f
/km
Si Dsd=1 2 2 Dad Dad ln ln Dsa 1 Dsa Dsd
Por esta razón se define 2 Dad De Dsd
MODELOS: LINEAS Y CABLES A partir de esto se puede escribir:
z aa
De ra rd jk ln Dsa
Y se ha encontrado que:
De 658,5
f
m
es la resistividad del terreno en (m) y, f es la frecuencia (Hz)
MODELOS: LINEAS Y CABLES A partir de esto se puede escribir:
Vaa' Va Va ' z aa z ab z ac V V V z ab z bb z bc b' bb' b Vcc ' Vc Vc ' z ac z bc z cc V V V d' dd ' d z ad z bd z cd Vabc Z A Z B I abc V Z d C Z D I d
z ad z bd z cd z dd
Vabc Z A I abc Z B I d Vd ZC I abc Z D I d 0 Z abc Z A Z B Z D 1ZC Vabc Z abcI abc
MODELOS: LINEAS Y CABLES Incremento de la resistencia por efecto skin: Modelos Efecto skin:
0,646h 2 R R1 2 192 0,518h
MODELOS: TRANSFORMADORES Modelo general: RP1
L1
RP2
R1
L2
N1
Rm
R2
N2
Im
Rm: Pérdidas en el núcleo, resistencia constante Ri y Li: Resistencia e inductancia de dispersión del bobinado i Rpi: representa la resistencia e inductancia de cortocircuito dependiente de la frecuencia Im: Fuente de corriente armónica (corriente magnetizante)
MODELOS: TRANSFORMADORES A) jhX50
80X50
B) R
jhX50
R=0,1026 k h X50 (J + h), J es la relación entre pérdidas por histéresis y por parásitas (en general 3), k=1 / ( J + 1 ) En algunos casos se toma un 80% de los valores de R y X de 50Hz
MODELOS: TRANSFORMADORES CONSIDERACIONES GENERALES: •En general la fuente de corriente originada en la corriente de magnetización puede despreciarse •Desplazamiento de fase en tensión y corriente en el transformador (tipo de conexión)
• Circuitos de secuencia •El acoplamiento capacitivo entre bobinados y entre bobinado y tierra
MODELOS: TRANSFORMADORES BOBINADOS CONECTADOS EN Y:
Vab Va Vb Va 0 Va1 Va 2 (Vb 0 Vb1 Vb 2 ) Vab Va 0 Va1 Va 2 (Va 0 Va1 120º Va 2 120º Vab 3 (Va130º Va 2 30º ) Vab Vab0 Vab1 Vab2 Vab0 0,Vab1 3Va130º , Vab2 3Va 2 30º BOBINADOS CONECTADOS EN :
I a I ab I ca I ab0 I ab1 I ab2 ( I ca 0 I ca1 I ca 2 ) I a I ab0 I ab1 I ab2 ( I ab0 I ab1120º I ab2 120º ) I a 3 ( I ab1 30º I ab2 30º ) I a I a 0 I a1 I a 2 I a 0 0, I a1 3I ab1 30º , I a 2 3I ab2 30º
MODELOS: TRANSFORMADORES CORRIENTES Y TENSIONES A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES Transformadores Yd1, corrientes en el secundario: I a 1 0 1 I ba I abc I b 1 1 0 I cb I 0 1 1 I c ac Ia 1 0 1 I A 1 I abc I b 1 1 0 I B 3 I 0 1 1 I C c Ia 1 0 1 1 2 1 I abc I b 1 1 0 a I 3 I 0 1 1 a c Ia 1 30º 1 I abc I b I 1 150º I 190º c 1 I abc I ABC 30º
MODELOS: TRANSFORMADORES CORRIENTES Y TENSIONES A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES Transformadores Yd1, tensiones en el primario:
VABC
VABC
VABC
VABC
VA Vab 1 VB Vbc 3 V C Vca VA 1 1 0 Va 1 VB 0 1 1 Vb 3 V V 1 0 1 C c VA 1 1 0 1 2 1 VB 0 1 1 a V 3 V a 1 0 1 C VA 130º 1 1 VB V 1 90º Vabc30º V 1150º C
MODELOS: TRANSFORMADORES CORRIENTES Y TENSIONES A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES Transformadores Dy1, tensiones en el secundario: Va VAC Vabc Vb VBC 3 V c VCB
Va 1 0 1 VA Vabc Vb 1 1 0 VB 3 V V 0 1 1 c C Va 1 0 1 1 2 Vabc Vb 1 1 0 a V 3 V c 0 1 1 a Va 1 30º Vabc Vb V 1 150º VABC 30º V 190º c
MODELOS: TRANSFORMADORES CORRIENTES Y TENSIONES A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES Transformadores Dy1, corrientes en el primario:
I ABC
I ABC
I ABC
I ABC
I A 1 0 1 I AC I B 1 1 0 I BA I 0 1 1 I C CB IA 1 0 1 I a IB 1 1 0 I b 3 I C 0 1 1 I c IA 1 0 1 1 2 IB 1 1 0 a I 3 I C 0 1 1 a IA 130º I B I 190º I abc30º I 1150º C
MODELOS: TRANSFORMADORES CORRIENTES Y TENSIONES A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES En general las corrientes y tensiones entre el primario y secundario para transformadores Y-, -Y, Z-Y y Y-Z se relacionan mediante:
Vabc .VABC VABC I abc I ABC
1
1
.Vabc
.I ABC
.I abc
n.30º es la relación de transformación entre las tensiones de línea primario/secundario, es la división de fases n es el número de grupo de conexión 1,3,5,7,9 y 11
MODELOS: TRANSFORMADORES CORRIENTES Y TENSIONES A TRAVÉS DE TRANSFORMADORES En término de las matrices de transmisión:
Vabc .T .VABC VABC I abc I ABC
1
1
.T .Vabc
.T .I ABC
.T .I abc
De manera más general:
n 1 3 5 7 9 11
PT T T-TT -TT -T TT-T TT
TP TT TT-T -T -TT T-TT T
1 0 1 1 T 1 1 0 3 0 1 1
MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES MODELO DE GENERADOR: ES CLARO QUE LOS PARAMETROS DE REACTANCIA A FRECUENCIAS ARMÓNICAS NO TIENEN NADA QUE VER CON LOS PARAMETROS DE REACTANCIA SÍNCRONA Existen distintos planteamientos respectos del valor de la reactancia para frecuencias armónicas: X=1/2(Xd´´+ Xq´´)=X2 Experimentalmente se observa una disminución de la reactancia a medida que se incrementa la frecuencia (el monto de flujo que penetra en el estator sería menor). Se ven correcciones de 0,8 a 1000Hz.
Suele corregirse el valor de resistencia por efecto skin
MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES MOTORES SÍNCRONOS LA REACTANCIA ES TOMADA COMO LA REACTANCIA DE ROTOR CALADO EL VALOR DE LA RESISTENCIA SE VE CONSIDERABLEMENTE AFECTADO POR EL EFECTO SKIN Y LAS PERDIDAS POR CORRIENTES PARÁSITAS
a R h
Donde: h es el orden del armónico y a toma valores entre 0,5 y 1,5
LOS ESQUEMAS DE CONEXIÓN NORMAL DE ESTAS MÁQUINAS HACEN QUE LAS MISMAS NO OFREZCAN UN CAMINO DE CIRCULACIÓN PARA LAS CORRIENTES DE SECUENCIA CERO.
MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES MOTORES ASÍNCRONOS: Modelo equivalente monofásico simple Se supone que la impedancia a cualquier armónico puede determinarse a partir de la impedancia del motor en el arranque:
ZM=V2/(SM.(Iam/Inm)), (Iam/Inm)=corriente de arranque/corriente nominal Un motor de 45 MVA, Vn=22kV, con una corriente de arranque 5 veces la nominal y X/R = 10:
ZM = 2,15; XM =2,05 y RM=0,205
ZM(h) = 0,205 + j2,05h
MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES MOTORES ASÍNCRONOS: RS
XS
R`r
XM
X`r
RM ((1-s)R’r)/s
Donde:
Z S RS jX S Rr ` Z r `( s ) jX r ` s R . jX Zm m m Rm jX m
MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES MOTORES ASÍNCRONOS: Las impedancias de secuencia serán:
Z0 Z1 Z S
Z m .Z r `( s1 ) Z m Z r `( s1 )
Z .Z `( s ) Z2 ZS m r 2 Z m Z r `( s2 )
donde:
n s1 1 ns n s2 1 2 s ns
En forma matricial de impedancias y/o admitancias:
0 Z 012 0 Z1 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 0 Y012 Z 012 0 1 Z1 0 0 Y1 0 0 0 1 Z 2 0 0 Y2 Z 2
MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES MOTORES ASÍNCRONOS: La matriz de admitancias de fase:
YM Ym1 Ym 2 YM 1 3 (Y1 Y2 ) Yabc A.Y012. A1 Ym 2 YM Ym1 , Ym1 1 3 (aY1 a 2Y2 ) 2 Ym1 Ym 2 YM Y 1 3 ( a Y1 aY2 ) m2 Despreciando Rm, la impedancia del motor a distintos armónicos será: Z 0 , R ` jhX m . r jhX r ` s1 Z1 (h) RS jhX S Rr ` jh ( X m X r `) s1 R ` jhX m . r jhX r ` s2 Z 2 (h) RS jhX S Rr ` jh ( X m X r `) s2
s1 1
n hnS
s2 1
n hnS
MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES MOTORES ASÍNCRONOS: Un motor 3; 50 Hz; 11kV; 3,2MW; 2970 rpm; 2 polos; Rs=0,253; Xs=3,73 ; R’r=0,306;X’r=5,5; Rm=6840 y Xm=162. Para determinar las impedancias de secuencia es necesario calcular los desplazamientos de secuencia y el correspondiente Z’r:
60 f nS 3000rpm p n s1 1 0,01 nS s2 2 s1 1,99 Z S RS jX S 0,253 j 3,73 3,7486,1º Z r ´(s1 )
Rr ` jX r ` 30,6 j 5,5 31,110,2º s1
Z r ´(s2 )
Rr ` jX r ` 0,154 j 5,5 5,588,4 s2
MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES MOTORES ASÍNCRONOS:
Zm
Rm . jX m 3,83 j161,9 161,9588,6º Rm jX m
Z1 Z S Y1
Z m .Z r `( s1 ) 27,856 j14,026 31,1826,7 º Z m Z r `( s1 )
1 0,0286 j 0,0144 0,032 26,7º Z1
Z2 ZS
Z m .Z r `( s2 ) 0,4 j 9,05 9,0587,5º Z m Z r `( s2 )
1 Y2 0,0048 j 0,11 0,1104 87,5º Z2
MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES MOTORES ASÍNCRONOS: Por lo tanto la matriz de admitancias de fase será:
YM Ym1 Ym 2 Yabc A.Y012. A1 Ym 2 YM Ym1 Ym1 Ym 2 YM Donde:
1 YM (Y1 Y2 ) 0,0111 j 0,0415 0,043 75º 3 1 Ym1 (aY1 a 2Y2 ) 0,033 j 0,0276 0,0432140,3º 3 1 Ym 2 (a 2Y1 aY2 ) 0,022 j 0,0139 0,02632,1º 3
MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES MOTORES ASÍNCRONOS: Si se desea calcular la impedancia al quinto armónico (Sec. Negativa):
s2 1
n 1,198 h.nS
Z S RS jhX S 0,253 j18,65 18,6589,2º Rr ` Z r ` jhX r ` 0,255 j 27,5 27,589,5º s2 Zm
Rm . jhX m 94,6 j 798 804,483,2º Rm jhX m
Z ZS
Z m .Z r ` 0,595 j 45,245 45,24989,2º Zm Zr `
MODELOS: MÁQUINAS ROTANTES MOTORES ASÍNCRONOS: Si se desea calcular la impedancia al séptimo armónico (Sec. Positiva):
n s1 1 0,858 h.nS Z S RS jhX S 0,253 j 26,11 26,1189,4º Rr ` Z r ` jhX r ` 0,536 j 38,5 38,589,5º s1 Rm . jhX m Zm 182,98 j1103,7 1118,780,6º Rm jhX m Z m .Z r ` Z ZS 0,789 j 63,341 63,34689,3º Zm Zr `
MODELOS: CARGAS Nature
Type of Load
Domestic
Incandescent Lamp Compact Fluorescent Small Motors Computers Home Electronics Incandescent Lamp Air Conditioner Resistive Heater Refrigeration Washing Machine Fluorescent Lamp (Std) ASDs Fluorescent (Electronics) Computers Other Electronic Loads Fan Pump Compressor Resistive Heater Arc Furnace ASDs Other Electronic Loads
Commercial
Small industrial Plants (Low Voltage)
Electrical Characteristics Passive Resistive Non-linear Passive Inductive Non-linear Non-linear(*)
Passive Resistive Passive Inductive Passive Resistive Passive Inductive Passive Inductive Non-linear(*) Non-linear(*) Non-linear(*) Non-linear(*) Non-linear(*)
Passive Inductive Passive Inductive Passive Inductive Passive Resistive Non-linear(*) Non-linear(*) Non-linear(*)
MODELOS: CARGAS MODELO 1.- SERIE V2 R P. 2 P Q2
R
jhX
V2 X Q. 2 P Q2
MODELO 2.- PARALELO
R
jhX
V2 R P
V2 X Q
MODELOS: CARGAS MODELO 3.- SKIN
R(h)
jhX(h)
V2 R ( h) m(h).P V2 X ( h) m(h).Q m(h) 0,1.h 0,9
MODELO 4.- MOTORES DE INDUCCIÓN Resistiva
Motora
R2
jhX1
V2 R2 1 K .P
V2 X1 X M . K m .K .P Km es el factor de instalación XM es el valor pu de la reactancia de rotor calado del motor expresada en valores nominales del motor (≈0,150,25) K es la fracción de carga de motores
MODELOS: CARGAS MODELO 5.- CIGRE-EDF
Resistiva
Motora R2 jhX1
jhX2
V2 R2 1 K .P
X 2 0,073.R2
V2 X1 K .P.6,7 tg ( ) 0,74 tg ( )
Q P
MODELOS: CARGAS MODELO 6.- INCLUSIÓN DEL TRANSFORMADOR Y DEL AMORTIGUAMIENTO DEL MOTOR Resistiva
X1 y R2 como en el modelo 4
Motora
R2
jhX2
R1
jhX1
K3 factor de calidad efectivo del circuito de motor (≈8)
X 2 0,1.R2
X1 R1 K3
MODELADO DEL SISTEMA MODELADO TRIFÁSICO O POR FASE???? El modelado trifásico se requiere cuando: • Combinación de trafos estrella-estrella y/o triángulo-estrella dominan la cancelación de armónicos • Existen bancos de condensadores monofásicos o desbalanceados • Existen importantes corrientes residuales o de tierra • Existe un desbalance significativo en las cargas El modelo monofásico es suficiente cuando: • La causa del estudio es una gran fuente armónica trifásica • El sistema es claramente balanceado • No existen corrientes de tierra
MODELADO DEL SISTEMA
SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN:
MODELADO DEL SISTEMA PLANTA INDUSTRIAL: Sistema Generaciรณn propia
Cargas lineales
Motores
Variadores de velocidad
Iluminaciรณn
MODELADO DEL SISTEMA
SISTEMAS DE TRANSMISIÓN: Tres grandes diferencia con el sistema de distribución: • Las reactancias capacitivas de las líneas son importantes (y eventualmente de los trafos)
• La relación X/R es considerablemente mas alta en transmisión • Puede presentar varias alternativas de configuración
MODELADO DEL SISTEMA
SISTEMAS DE TRANSMISIÓN: Barra/s crítica/s
Red local
Sistemas remotos
Fuente/s armónica/s
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA LOS MÁS CONOCIDOS: • VARIACIÓN DE FRECUENCIA • PENETRACIÓN ARMÓNICA • FLUJO DE POTENCIA ARMÓNICO Cualquiera de estas técnicas puede emplearse en un análisis por fase o multifase y en cualquiera de ellas se emplea una matriz de admitancia del módelo del sistema desarrollada de los componentes individuales y de la topología del sistema.
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA La matriz de admitancias: I1
I2
+
+
V1
V2 -
-
I y 1 11 I 2 y21
y V 12 1 y V 22 2
I Y V I (h) Y (h)V (h)
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA La matriz de admitancias: BUS I
Ia
Ia
BUS J +
+
Ib
Va
Va
Ib +
+
Ic
Vb
Ic
Vb +
+
Vc
Vc
-
-
Iabc(1 +
Vabc(1) -
Iabc(2
[Yseries(12) ]
)
[Yshunt(1)]
)
[Yshunt(2)]
+
Vabc(2) -
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA La matriz de admitancias:
I1
IN
V1+
VN+ Vi+
Red de N puertos
Vj+
Ii Ij
-
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA La matriz de admitancias: I1 y11 ... I i y i1 I y j j1 ... I N y N 1
y1i
y1 j
y ii y ji
y ij y jj
y Ni
y Nj
~ ~ I (h) Y(h)V(h)
y1N V1 ... y iN Vi y jN Vj ... y NN VN
o, matriz de impedancias: V1 z11 ... Vi zi1 V z j j1 ... VN zN1
z1i
z1 j
zii z ji
zij z jj
zNi
zNj
z1N I1 ... ziN I i z jN I j ... zNN I N
1 ~ ~ ~ V( h) Y( h) I ( h) Z( h) I ( h)
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA El método caracteriza la respuesta de un sistema en función de la frecuencia. Es la solución repetida para cada frecuencia de interés de: I1 y11 ... I i y i1 I y j j1 ... I N y N 1
y1i
y1 j
y ii y ji
y ij y jj
y Ni
y Nj
y1N V1 ... y iN Vi y jN Vj ... y NN VN
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF) “Calcula la respuesta en frecuencia de una red vista desde un nudo o barra del sistema” AVF por inyección de corriente: Se inyecta un valor 1 (A o p.u.) en una barra y se determinan las tensiones en los restantes nudos.
Esto significa resolver para los h=n.f0 la ecuación: ~ ~ I (h ) Y(h )V(h )
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF) AVF por inyección de corriente: La matriz Y contiene solamente modelos de elementos lineales, por lo tanto es posible estimar la tensión armónica que producirá esa corriente distorsionada en cualquier nudo del sistema Mediante la variación de h=n.f0 se obtiene una serie de impedancia que cubren el espectro de frecuencias de interés
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF) AVF por inyección de corriente:
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF) AVF por inyección de corriente: La figura anterior produce una buena indicación de condiciones resonantes:
Resonancia paralelo alta impedancia al flujo de corriente picos del plot Resonancia serie baja impedancia al flujo de corriente valles del plot
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF) AVF, función de transferencia de tensión: En un nudo del sistema se conecta una tensión de 1 (V o p.u.) Las tensiones resultantes representan las funciones de transferencia resultante a todos los otros nudos en el sistema De la misma manera puede analizarse tal respuesta en función de la frecuencia
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF) AVF, función de transferencia de tensión:
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA ANÁLISIS POR VARIACIÓN DE FRECUENCIA (AVF) AVF, función de transferencia de tensión: Para la figura anterior, un pico indica valores de frecuencia para los cuales las tensiones pueden amplificarse y viceversa.
Ambos métodos son aplicables bajo los conceptos de redes de secuencia o redes por fase bajo las consideraciones necesarias sobre las matrices de admitancias.
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA PENETRACIÓN ARMÓNICA Su implementación es una “inyección de corriente” donde la corriente inyectada es un vector vector espectral de corriente de carga conocida: 1.- Formular la matriz de admitancia del sistema incluyendo todas las fuentes y cargas lineales 2.- Construir el vector “inyector de corriente” de cada carga no lineal 3.- Se resuelve, para determinar la tensión en cada barra de la red, la ecuación: ~ ( h) Y( h) 1 ~I ( h) Z( h) ~I ( h) V
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA PENETRACIÓN ARMÓNICA Se obtienen un conjunto de vectores de tensiones de distinta frecuencia y para distintas barras. En tales condiciones es posible reconstruir la forma de onda en el dominio del tiempo o observarla como espectro:
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA PENETRACIÓN ARMÓNICA En general, para una única carga no lineal en un sistema puede ser suficiente con considerar solo las magnitudes de cada armónico Si existen múltiples fuente de armónicos es necesario considerar la fase de cada uno de ellos En el mejor de los casos es necesario contemplar la tensión a frecuencia fundamental en la barra donde se ubica la fuente de corriente distorsionada:
n nespectro n( 1 1espectro )
n, fase del armónico n en el sistema n-espectro, fase del armónico n en el espectro n, orden del armónico 1, fase de la fundamental en el sistema 1, fase de la fundamental en el espectro
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA FLUJO DE POTENCIA ARMÓNICA(FPA) “Una combinación de inyección de corriente con flujo de potencia tradicional” Variante 1de FPA: Se ejecuta un flujo de potencia tradicional a frecuencia fundamental empleando un modelo lineal de los componentes del sistema. Las tensiones en las barras, resultados del paso anterior, se emplean para “ajustar” los vectores de corriente de cargas no lineales de manera “automática”.
MÉTODOS DE ANÁLISIS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA FLUJO DE POTENCIA ARMÓNICA(FPA) Variante 2de FPA: Los espectros de corrientes de cargas no lineales se representan como:
El modelo de carga anterior y el modelo del sistema, en un proceso iterativo, se vuelcan y resuelven sobre: ~ ~ I (h ) Y(h )V(h )