Diseño e implementación de un filtro híbrido para la atenuación de sub e inter armónicas en cicloconversores

Abstract

En la industria minera, molinos SAG y de bolas son usados en el proceso de molienda. Estos molinos son energizados a través de cicloconversores con potencias en el rango cercano de los 20 MW. Estos convertidores afectan la calidad de suministro eléctrico por su alto consumo de potencia reactiva y la inyección de corrientes armónicas e inter-armónicas de frecuencia variable. Para atenuar el contenido armónico y compensar la potencia reactiva se usan filtros pasivos sintonizados a distintas frecuencias. Sin embargo, la compensación pasiva no es efectiva para atenuar los sub e inter-armónicos de corriente generados por el cicloconversor y que se encuentran cercanos a la componente fundamental. El objetivo de esta tesis es atenuar la amplitud de las componentes armónicas de corriente de baja frecuencia, menores a 100 Hz, usando un esquema de compensación híbrido conexión shunt. El esquema de compensación propuesto se compone de filtros pasivos, sintonizados a distintas frecuencias, y de un filtro activo conectado en serie al esquema de filtrado pasivo, definiéndose la topología propuesta como shunt debido a que se conecta en paralelo a la carga que se requiere compensar. La ventaja del esquema de compensación propuesto, es que permite una atenuación efectiva de las componentes armónicas de corriente de baja frecuencia, en específico la sub e inter armónica de mayor amplitud, logrando reducir la distorsión armónica total de la corriente del sistema en forma importante. Otra ventaja del esquema propuesto en este trabajo, es la combinación de técnicas activa y pasiva que reduce la potencia nominal requerida por el filtro activo. El presente informe se centra en el diseño del filtro activo y su interacción con el filtro pasivo, analizando sus principios de operación y sus características de compensación. La efectividad del esquema de filtrado propuesto se valida a través de resultados experimentales obtenidos en un prototipo de laboratorio de 10 kVA, donde se logró disminuir el THD en la corriente de entrada del sistema de un 19.8% a un 8.8%, con una potencia aparente del filtro activo de 0.5 kVA.