Estudio y modelización en régimen permanente de cargas no lineales para el análisis armónico de redes eléctricas

Abstract

El análisis armónico de redes eléctricas se utiliza para el estudio de los efectos de las cargas no lineales sobre las magnitudes y formas de onda de las tensiones y corrientes eléctricas. Dado el constante incremento de las cargas no lineales respecto a las lineales, este estudio tiene cada vez mayor importancia.<br/><br/>En el caso de redes eléctricas lineales el método de estudio mayormente utilizado es el flujo de cargas, por tanto es lógico utilizar también un flujo de cargas para el caso no lineal; entonces es necesaria una modelización de las cargas no lineales para su incorporación en el estudio.<br/><br/>Después del análisis bibliográfico se observa que la mayoría de los autores utilizan métodos sin interacción armónica, es decir, no tienen en cuenta la influencia que ejercen sobre la forma de onda de la corriente los armónicos de tensión del punto de conexión de la carga. En este trabajo se presenta un ejemplo de los errores numéricos y de forma de onda que se introducen al no tener en cuenta la interacción armónica.<br/><br/>Otros autores utilizan métodos con interacción armónica pero modelizando una única carga no lineal: el rectificador trifásico con filtro inductivo alimentado con un sistema simétrico de tensiones; pero hay otras cargas no lineales de importancia en las instalaciones eléctricas que, aunque son de menor potencia unitaria, el número de unidades en una misma instalación es considerable dando lugar a una potencia total importante.<br/><br/>En esta tesis se presenta un método sistematizado para la obtención de modelos de cargas no lineales y los modelos obtenidos para ocho cargas, tanto para los casos de simetría de semionda y simetría trifásica como para el caso general. Todos los modelos han sido exhaustivamente ensayados con alimentación a tensión constante con resultados satisfactorios.<br/><br/>Para una fácil implementación en un programa de flujo de cargas se ha determinado el sistema de ecuaciones a resolver para cada carga y se han hallado las expresiones algebraicas de las constantes internas de cada modelo y de los desarrollos armónicos de las intensidades. Se incluye también el método de obtención de la primera aproximación para el método de Newton o de h-Newton que deberá resolver el sistema.<br/><br/>Se incluyen los resultados de una muestra significativa de los numerosos casos ensayados con el método de flujo de cargas y en simulaciones a tensión constante. Se han comparado muchos resultados con los que se obtienen con métodos en el dominio del tiempo (PSPICE) y en algunos casos reales.