COMPENSADOR PROGRAMABLE DE CORRIENTES ARMÓNICAS, REACTIVAS Y DESEQUILIBRIO PARA REDES ELÉCTRICAS DÉBILES.
Compensador programable de corrientes armónicas, reactivas y desequilibrio para redes eléctricas débiles.
La presente invención se refiere a un compensador de corrientes eléctricas trifásicas que comprende un convertidor de potencia (3), sistemas de almacenamiento de energía (4), una pluralidad de sensores de la tensión de fase (1), de las corrientes compensadoras y de la carga (2) y medios de control digitales (7) del convertidor (3) caracterizado por el hecho de que distribuye las corrientes, en función de los valores eficaces de la tensión de la red, para minimizar la potencia consumida por el conjunto compensador-carga (9) para cargas eléctricas cualesquiera que, además, están siendo alimentadas por instalaciones generadoras de elevada impedancia, y por el hecho de que la conexión en paralelo con la carga permite obtener como resultante una carga resistiva pura. La presente invención se refiere a un compensador programable de corrientes, para redes eléctricas débiles, que mejora la eficiencia energética en instalaciones eléctricas.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201001474.
Solicitante: UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: DE LA NUEZ PESTANA,IGNACIO, RAMOS MARTÍN,ALEJANDRO, QUINTANA HERNÁNDEZ,JOSÉ JUAN.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- H02J3/01 ELECTRICIDAD. › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA. › H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O LA DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA EL ALMACENAMIENTO DE ENERGIA ELECTRICA. › H02J 3/00 Circuitos para redes principales o de distribución, de corriente alterna. › Disposiciones para reducir los armónicos o las ondulaciones.
- H02J3/18 H02J 3/00 […] › Disposiciones para ajustar, eliminar o compensar la potencia reactiva en las redes (para ajuste de la tensión H02J 3/16).
- H02J3/28 H02J 3/00 […] › Disposiciones para el equilibrado de carga en una red por almacenamiento de energía.
Fragmento de la descripción:
integral minimiza las corrientes en las líneas y la energía eléctrica suministrada a los receptores de las instalaciones eléctricas con conductor neutro, especialmente aquellas que están formadas por receptores monofásicos.
Por otra parte, el documento de patente ES 2326715 Al hace referencia a un compensador de corrientes eléctricas que comprende un convertidor de potencia, sensores de corrientes compensadoras y de carga, un filtro a la entrada del convertidor y medios de control digitales del convertidor que comprenden bancos de filtros selectivos para el análisis de las corrientes de carga, y cuyos sensores de las corrientes compensadoras están conectados a la salida del filtro por el lado de red y en el cual dichas corrientes compensadoras se controlan mediante una batería de resonadores digitales, eliminándose con gran efectividad los armónicos de conmutación de la PWM y haciendo innecesaria la utilización de otros filtros adicionales a este efecto, dotando al sistema de un funcionamiento correcto con cualquier nivel de cargas y de selección de compensación, y reduciendo así la posibilidad de tener resonancias indebidas entre la red, las cargas y el compensador.
Los documentos de patente citados hacen referencia a compensadores que tienen la función de minimizar la potencia consumida igualando la amplitud de las corrientes en cada una de las fases, pero no aportan ninguna solución técnica en el caso de redes eléctricas de suministro energético débiles.
Descripción de la invención
Cuando las redes eléctricas de suministro energético son débiles, elevadas impedancias equivalente desde el generador hasta la carga, se obtienen unas condiciones de la tensión en la carga (saturaciones en los transformadores, líneas aéreas largas, etc.) que necesitan incorporarse en la compensación de las corrientes de cada fase. En este sentido, el objeto de la presente invención propone un compensador que distribuye las corrientes para minimizar la potencia consumida por el conjunto compensador-carga para cargas eléctricas cualesquiera, que además están siendo alimentadas por instalaciones generadoras de elevada impedancia (redes eléctricas débiles) .
La presente invención se refiere a un compensador de corrientes eléctricas trifásicas que comprende un convertidor de potencia (3) , sistemas de almacenamiento de energía (4) , una pluralidad de sensores de la tensión de fase (1) , de las corrientes compensadoras y de la carga (2) y medios de control digitales (7) del convertidor (3) caracterizado por el hecho de que distribuye las corrientes, en función de los valores eficaces de la tensión de la red, para
mInImIZar la potencia consumida por el conjunto compensador-carga (9) para cargas eléctricas cualesquiera que, además, están siendo alimentadas por instalaciones generadoras de elevada impedancia, y por el hecho de que la conexión en paralelo con la carga permite obtener como resultante una carga resistiva pura.
Es característica de la invención el que la conexión en paralelo del compensador con la carga puede presentar alguna de las siguientes topologías:
- Conexión directa basada en una inductancia.
- Conexión basada en dispositivos en T. Inductancia-Condensador-Inductancia.
Conexión basada en transformador.
También es característico de la invención el hecho de que dispone de dispositivos eléctricos y electrónicos que permiten programar el valor eficaz y fase de las corrientes en cada fase a petición de usuario.
Por último, otra característica de la invención es el hecho de que dispone de un solo circuito, a través de la conexión a la carga, para el manejo de la potencia.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra de manera esquemática los elementos que componen el compensador.
Descripción detallada de una realización preferida de la invención
Aunque la invención se describe en términos de una realización específica preferida, será fácilmente evidente para los expertos en esta técnica que se pueden hacer diversas modificaciones, redisposiciones y reemplazos. El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas a la misma.
La realización preferida de la invención describe un compensador (8) que se conecta en paralelo con la carga, tal como se indica en la figura 1, de modo que el conjunto cargacompensador (9) se comporte para la red como una carga resistiva pura.
El compensador (8) está constituido fundamentalmente, tal y como se aprecia en la figura 1, por elementos eléctricos y electrónicos de potencia y de control. Los elementos de potencian comprenden un puente trifásico de transistores de potencia (3) con su correspondiente condensador (4) , y conectado a la carga mediante bobinas. Adicionalmente se podrían añadir un filtro pasivo L-C-L y un transformador. Los elementos de control comprenden circuitos acondicionadores de medida (5) Y de ataque a los transistores de potencia (6) .
El compensador (8) también dispone de sensores que miden la tensión de red (1) , la del condensador (4) y las corrientes (2) que circulan por cada una de las fases de la carga y de las bobinas.
Para optimizar la potencia suministrada por la red el compensador (8) realiza las siguientes funciones:
1. Hace que el factor de potencia de cada una de las fases del conjunto carga compensador (9) sea la unidad.
2. Analiza el valor eficaz de las tensiones de red: en caso de ser iguales, hace que las corrientes que circulan por las tres fases tengan el mismo valor eficaz; en caso contrario el valor óptimo de las corrientes en cada fase será función además del valor de la tensión en cada fase.
3. Inyecta las corrientes necesarias para minimizar los armónicos de corriente que se envían a la red. Dependiendo de la carga a compensar, puede ser aconsejable apoyar el compensador con algún filtro pasivo sintonizado a la frecuencia de algún armónico específico.
Estas funciones...
Reivindicaciones:
1. Compensador de corrientes eléctricas trifásicas que comprende un convertidor de potencia (3) , sistemas de almacenamiento de energía (4) , una pluralidad de sensores de la tensión de
fase (1) , de las corrientes compensadoras y de la carga (2) y medios de control digitales (7) del convertidor (3) caracterizado por el hecho de que distribuye las corrientes, en función de los valores eficaces de la tensión de la red, para minimizar la potencia consumida por el conjunto compensador-carga (9) para cargas eléctricas cualesquiera que, además, están siendo alimentadas por instalaciones generadoras de elevada impedancia, y por el hecho de que la
conexión en paralelo con la carga permite obtener como resultante una carga resistiva pura.
2. Compensador según reivindicación 1, caracterizado porque la conexión en paralelo del
compensador con la carga puede presentar alguna de las siguientes topologías:
Conexión directa basada en una inductancia
Conexión basada en dispositivos en T. Inductancia-Condensador-Inductancia
Conexión basada en transformador
3. Compensador según reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dispone de un
solo circuito, a través de la conexión a la carga, para el manejo de la potencia.
4. Compensador según reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dispone de dispositivos eléctricos y electrónicos que permiten programar el valor eficaz y fase de las
corrientes en cada fase a petición de usuario.
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