Revista 15 - Noviembre 2016

Sintonía del controlador de un DVR
partiendo del modelo del Sistema
Daniel Cuervo 1 , Nicolás Muñoz 2 , Jorge Urrea 3
Resumen: en el presente artículo se plantean diferentes estructuras de control simples,
basadas en controladores PI/PID, a partir del modelado de un DVR. Además, se ilustran los
resultados obtenidos de probar las estructuras de control, planteadas a partir del modelo,
haciendo uso de simulaciones en lazo cerrado en PSIM. Este trabajo hace parte del proceso
llevado a cabo en la rama de Electrónica de Potencia del grupo de investigación GIMEL,
de la Universidad de Antioquia, en el cual, inicialmente, se aborda el principio de operación
de un Restaurador Dinámico de Tensión (DVR por sus siglas en inglés) y se modela
matemáticamente el dispositivo; posteriormente, con este modelo, se aborda el diseño y el
dimensionamiento del dispositivo para, finalmente, ejecutar la construcción del mismo. Con
el trabajo realizado, para el caso del DVR, se logró abordar el modelo, diseño y control y se
plantea, como trabajo futuro, la construcción de un prototipo.
Index Terms: Filtro Activo en serie trifa´sico, Modelo, Controladores tipo PI/PID, Estructuras
de control simple.
Introducción
El sistema de potencia es susceptible de perturbaciones
causadas por la conexión de
cargas ineficientes o fallas en el sistema
de transmisión y distribución [1]. Entre
las consecuencias de las perturbaciones en
la red se encuentran los sags y swells. Para
garantizar un buen servicio y evitar daños
en las fuentes generadoras, se hace indispensable
encontrar soluciones que puedan
mitigar los efectos que las perturbaciones
le causan a la red eléctrica. Por su parte,
existen equipos con baja tolerancia a las
sobretensiones o caídas de tensión temporales
en el sistema; esto hace que sea
necesario que las cargas del sistema estén
siempre sometidas a la tensión nominal y
gocen de una alta calidad de la energía [2],
[3]. Las contingencias en el sistema pueden
tener consecuencias económicas que van,
desde daños en electrodomésticos, hasta
pérdidas millonarias en empresas e, incluso,
deterioros en costosos equipos médicos
[4]. Todos estos factores hacen que sea
necesario hablar de la calidad de la energía
[5] como una consideración de importancia
para el sistema eléctrico. El término Calidad
de la energía hace referencia a una variedad
de fenómenos electromagnéticos que
caracterizan la tensión y la corriente en un
instante, en el sistema eléctrico. Estos fenómenos
se clasifican [6] [5] en: transitorios
electromagnéticos, variaciones de corta duración
del valor nominal en rms, variaciones
de larga duración del valor nominal en
rms, desbalances, distorsión de la forma de
onda, fluctuaciones de tensión y variaciones
de frecuencia. En la actualidad, los filtros
activos de conexión en serie con la red
o restauradores dinámicos de tensión
(DVR), son una solución para mitigar los
efectos causados por las perturbaciones en
la red [7]. Los DVR protegen las cargas de
las ineficiencias de la fuente, presentes en la
onda de tensión, entre las cuales se destacan
los sags y los swells [8], [9]. El objetivo de
este dispositivo es mantener las cargas sujetas
a la tensión nominal del sistema, para la
cual fueron diseñados, sin importar las condiciones
de la fuente. Es decir, que corrige
huecos y aumentos de tensión, desbalances
y armónicos en la onda de tensión [10].
En [11], [12], [13] se presentan modelos físicos
y matemáticos del DVR; además, se utilizan
los modelos para deducir ecuaciones
para el dimensionamiento de los elementos
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1. Daniel Alberto Cuervo Sánchez, Universidad de Antioquia (GIMEL), dalberto.cuervo@udea.edu.co
2. Nicolás Muñoz Galeano, Universidad de Antioquia (GIMEL), nicolas.munoz@udea.edu.co
3. Jorge Humberto Urrea Quintero, Universidad de Antioquia (GIMEL), humberto.urrea@udea.edu.co