Characterization of non-linear household loads for frequency domain modeling

Abstract

Component-based harmonic studies in public Low Voltage grids require realistic models of individual loads as well as their typical penetration ratios. As fundamental basis for the development of comprehensive models for residential users, this paper identifies the most commonly used household loads in Colombia. The loads are classified according to their Power Factor Correction (PFC) circuit topology in no-PFC, passive-PFC and active-PFC devices, and a comprehensive set of loads is selected. Their behavior in terms of harmonic emission is characterized by intensive lab measurements with systematically varied supply voltage distortion. Based on several indices, the suitability of different frequency-domain modeling approaches (e.g. constant current source, decoupled and coupled Norton models) is assessed.

Los estudios de armónicos en redes de baja tensión requieren el desarrollo de modelos realistas de cargas individuales así como el conocimiento de sus niveles típicos de penetración. Como base para el desarrollo de modelos en frecuencia, este artículo identifica las cargas no lineales más comunes que se usan en redes residenciales de Colombia. Estas cargas se clasifican de acuerdo con la topología de su circuito de corrección de factor de potencia (PFC) en no-PFC, PFC-pasivos y PFC-activos, y se selecciona un grupo representativo de cargas para cada caso. El comportamiento de la distorsión armónica para cada grupo se caracteriza a través de mediciones en laboratorio variando sistemáticamente la distorsión en tensión. Finalmente, se calculan varios indicadores para evaluar la conveniencia de los diferentes modelos en frecuencia (fuente de corriente constante, Norton acoplado y desacoplado) para cada grupo de cargas.