Cancelación armónica del convertidor CC / CA suministrado por PV sin estabilización
Enviado por kqbghdlaqfhw • 1 de Diciembre de 2021 • Reseñas • 4.712 Palabras (19 Páginas) • 37 Visitas
Ioannis D. Bouloumpasis y col. / IFAC-PapersOnLine 49-27 (2016) 035–040
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IFAC-PapersOnLine 49-27 (2016) 035–040
Cancelación armónica del convertidor CC / CA suministrado por PV sin estabilización
Condensadores de entrada
Ioannis D. Bouloumpasis *, Panagis N. Vovos *, Konstantinos G. Georgakas *, Nicholas A. Vovos *
* Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, Laboratorio de Sistemas de Energía, Universidad de Patras, Panepistimioupoli, Patras, Rio GR26500, Grecia (correos electrónicos: bouloumpasis@ece.upatras.gr, panagis@upatras.gr, kgeorgakas@upatras.gr, navovos@ece.upatras.gr.
Resumen: En este artículo se investiga el rendimiento de cancelación de armónicos de un convertidor de potencia, suministrado por matrices fotovoltaicas (PV). El convertidor de potencia consta de un convertidor buck-boost dc-dc conectado en serie con un inversor de intercambio de polaridad de puente completo. Debido a la forma específica de funcionamiento del convertidor, se producen ondulaciones en el voltaje de salida de PV. En consecuencia, existe una distorsión armónica en la tensión de salida del convertidor, que empeora cuando se suministra una carga no lineal. Este fenómeno se mitiga mediante el método de cancelación de armónicos propuesto. Por lo tanto, se evita el uso de condensadores estabilizadores voluminosos en la entrada de CC del convertidor o filtros en la salida de CA del convertidor. Se explica el método de compensación de armónicos y se verifica su idoneidad en tales aplicaciones mediante resultados experimentales.[pic 1]
© 2016, Alojamiento de IFAC (Federación Internacional de Control Automático) por Elsevier Ltd. Todos los derechos reservados.Palabras clave:
Convertidor de potencia, matrices fotovoltaicas, reducción de armónicos, convertidor reductor-elevador, condensadores estabilizadores.
[pic 2]
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1. INTRODUCCIÓN A pesar de sus ventajas, este convertidor extrae energía de la fuente de CC
Hoy en día, la preocupante situación ambiental ha llevado a un uso creciente de Fuentes de Energía Renovable (FER) (PV, turbinas eólicas) y fuentes de energía alternativas (Pilas de Combustible (FC), micro turbinas) (Yang y Blaaberg, 2015). Este tipo de generación tiene muchas ventajas, como la producción de energía limpia con baja huella ambiental. Sin embargo, la mayoría de estas fuentes producen, directa o indirectamente (a través de una etapa de rectificación), tensión continua. Como resultado, los inversores electrónicos de potencia son necesarios para la conexión a la red o para la alimentación de carga de CA. La electrónica de potencia puede permitir técnicas de control más sofisticadas y robustas, pero presenta algunas desventajas. Es decir, la operación de conmutación de sus semiconductores causa una distorsión armónica en su forma de onda de salida, lo que resulta en una mala calidad de energía para el usuario final (Blaaberg et al, 2014). Por esta razón, se han adoptado muchas técnicas para mitigar este problema (Spertino y Graditi, 2014). La forma más común es utilizar filtros pasivos, pero de esta manera el sistema se vuelve más caro y menos eficiente (Prasad et al, 2008). En este trabajo, el convertidor de potencia se utiliza como filtro de potencia activa, de modo que la distorsión armónica de la tensión de salida se compensa entre límites aceptables. Este convertidor consta de un convertidor buck-boost dc-dc conectado en serie con un inversor de intercambio de polaridad simple (Madouh et al, 2012). La principal ventaja de esta topología es que la frecuencia de conmutación del inversor es baja, por lo que sus pérdidas de conmutación son insignificantes (Bouloumpasis et al, 2014). De esta manera, las pérdidas de conmutación se limitan a las del convertidor reductor-elevador, que funciona a alta frecuencia, lo que da como resultado una mayor eficiencia en comparación con convertidores de potencia similares que utilizan diferentes métodos (Kim et al, 2010). |
[pic 3][pic 4]de forma no lineal. Especialmente cuando la fuente de CC es una matriz FV, los instantes de tiempo en que el convertidor requiere una gran corriente de la matriz FV, el voltaje de salida de la matriz desciende de acuerdo con su forma de onda característica VI. Como resultado, el voltaje de entrada de CC del convertidor se ondula, lo que lleva a una corriente de salida de CA ondulada, lo que aumenta la distorsión armónica total (THD). En caso de que el convertidor suministre una carga no lineal, la distorsión armónica se deteriorará aún más. Existen problemas similares en los sistemas fotovoltaicos que utilizan
Convertidores de modulación de ancho de pulso sinusoidal (SPWM).
En los sistemas convencionales, los condensadores voluminosos se conectan a la entrada del convertidor para mitigar este problema, aumentando el costo y la vulnerabilidad del sistema (Kerekes et al, 2011). En este artículo se utiliza en su lugar una técnica de inyección armónica espejo. En este método se obtiene el contenido armónico exacto de la tensión de salida del convertidor y se inyectan los armónicos espejo requeridos, que tienen la misma amplitud pero un desfase de 180 ° de los obtenidos. De esta forma, el voltaje de salida THD se reduce por debajo de los límites aceptables (Georgakas et al, 2014).
El resto de este documento es el siguiente: en la Sección 2, se explica el funcionamiento del convertidor de potencia. En la Sección 3, se analiza el método de compensación armónica seguido. En la Sección 4, se presentan los resultados experimentales. En la Sección 5, se extraen conclusiones.
- FUNCIONAMIENTO DEL CONVERTIDOR
En esta sección se analiza la topología y el funcionamiento de las unidades individuales del convertidor de potencia utilizado. La topología del convertidor utilizada se muestra en la figura 1.
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10.1016 / j.ifacol.2016.10.698
El voltaje de CC producido por una fuente de CC se alimenta a un convertidor reductor-elevador que funciona a alta frecuencia (20 KHz). El voltaje de salida de Buckboost es una forma de onda sinusoidal rectificada, que tiene el mismo valor rms que el voltaje de la red. Este voltaje se alimenta al inversor de intercambio de polaridad de puente completo que opera a la frecuencia de la red (50 Hz). El funcionamiento del convertidor en baja frecuencia es una de las principales ventajas que presenta esta topología, ya que combina un bajo contenido de armónicos con bajas pérdidas de conmutación. Es posible que se necesite o no un transformador elevador, según el voltaje de entrada de la fuente de CC.
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