Diseño de un sistema de control para un compensador de calidad de potencia

Abstract

Many high inductive loads and nonlinear ones cause high reactive power flux in the grid, because the grid Power Factor is not unitary. Accordingly, the power system losses robustness and power quality in other distribution nodes. Then, some PQ problems as waveform distortion and short duration root-mean-square variations as sags and swells (defined in the colombian standard NTC 5000-2013) take place as the most common issues. Therefore, this document describes an observer based control system design for a multivariable model of an Unified Power Quality Conditioner (UPQC). The implemented controller shows three main results: (1) Voltage sags and swells compensation, (2) grid Power Factor compensation achieving an unitary value and (3) Total Harmonic Distortion index less than 5% for the load voltage and the grid current. Those results was evaluated in an experimental setup for a single phase distribution system.

Muchas cargas altamente inductivas y cargas no lineales ocasionan altos flujos de potencia reactiva en la red, ya que el factor de potencia en el suministro de energía no es unitario. En consecuencia, el sistema de distribución eléctrica comienza a perder robustez y calidad de potencia en otros nodos. Esto se ve representado en fenómenos, definidos en la norma técnica colombiana NTC 5000-2013, como distorsión de la forma de onda y variaciones de tensión de corta duración como sags e swells. Con el objetivo de solucionar los inconvenientes mencionados, este documento describe el diseño de un sistema de control basado en un modelo multivariable de un Acondicionador Unificado de Calidad de potencia (UPQC por sus siglas en inglés), haciendo uso de una estructura basada en observador. El controlador diseñado y evaluado muestra tres resultados fundamentales: (1) Compensación de sags, e swells de tensión, (2) Compensación del factor de potencia percibido por la red eléctrica a un valor unitario, y (3) Reducción del índice de Distorsión Armónica Total de la tensión en las cargas conectadas y en la señal de corriente suministrada por la fuente a valores menores al 5 %. Estos resultados fueron corroborados en un entorno experimental de un sistema monofásico.