Desarrollo de una aplicación informática basada en splines cúbicos para el estudio de dispositivos no lineales

Abstract

La distorsión armónica no es un fenómeno nuevo en los sistemas eléctricos de potencia, pero desde principios de los setenta se ha convertido en un problema de creciente actualidad debido al considerable incremento de las cargas contaminantes en las redes eléctricas, en especial, de los dispositivos no lineales (DNLs) y la electrónica de potencia. El proyecto actual desarrolla una aplicación informática para estudiar y simular diferentes aspectos relacionados con alguna de estas cargas, en particular, la lámpara de descarga, el rectificador monofásico con filtro capacitivo y el rectificador trifásico con filtro capacitivo. En primer lugar, se estudia el modelo de los circuitos nombrados, es decir, se presenta su modelización tradicional a partir de su circuito equivalente, así como los parámetros invariantes que caracterizan las cargas. También se acotan estos parámetros invariantes a los valores más usuales. Posteriormente se realiza un estudio del comportamiento de las cargas en función de los parámetros invariantes acotados. En este estudio se obtienen los splines cúbicos, es decir, ecuaciones polinómicas de tercer orden, que permitirán determinar el comportamiento de los dispositivos no lineales sin tener que resolver el sistema no lineal asociado a la modelización tradicional y eliminando, de esta forma, los problemas de inicialización asociados que dicha resolución numérica comporta. Posteriormente, los modelos analizados (el tradicional y el de splines cúbicos) son utilizados para estudiar diferentes problemas relacionados con los DNLs. Los problemas analizados son la interacción de la red y los DNLs, el estudio de los fenómenos de atenuación y cancelación armónica y la determinación de la corriente del conductor neutro en una instalación trifásica que alimenta los DNLs monofásicos tratados. A continuación se explica cómo se ha desarrollado la aplicación informática, se detallará los aspectos de diseño empleados y se justificará la selección del programa usado. Finalmente, en los anexos, se incluye el estudio económico, la planificación temporal y el impacto ambiental del proyecto. También se analiza un ejemplo y se adjunta el manual de ayuda del programa.