Medición de la emisión armónica en variadores de velocidad y desarrollo de modelos de simulación

Abstract

Los variadores de velocidad de motores cumplen un rol cada vez más importante en los distintos tipos de industrias. Entre sus principales aplicaciones se encuentran el control de velocidad de bombas, compresores, y ventiladores. Por otro lado, la electrónica de potencia presente en estos variadores de velocidad, lo convierten en una importante carga alineal dentro de los sistemas de potencia. Naturalmente, como toda carga alineal, emiten corrientes armónicas hacia la red de suministro. En la actualidad existen severas normas internacionales referidas a Compatibilidad Electromagnética, como así también reglamentos de carácter local a cumplir tanto por las empresas prestatarias del servicio eléctrico como por los propios usuarios. Por lo tanto, si determinado usuario desea incorporar este tipo de cargas en sus instalaciones deberá analizar previamente si los niveles de armónicas por éstas emitidos no sobrepasan los valores permitidos por la normativa vigente. La forma más directa y precisa de conocer los niveles de emisión por parte de estos equipos es a través de ensayos, en los cuales se hace trabajar al motor bajo las condiciones de interés y se registra, con un equipo medidor de armónicas apropiado, el nivel de corrientes armónicas emitido en cada estado de carga. Luego, se comparan los valores registrados con aquellos establecidos en la normativa en cuestión (IEC, IEEE, Resoluciones Locales; etc.) En el presente trabajo se detallan los ensayos realizados sobre variadores de velocidad de motores de CA en baja tensión, con potencias del orden de 200 kW. Se describe además la topología implementada para llevar a cabo este tipo de pruebas – tal como lo requieren las normas de emisión – y se presentan finalmente los resultados obtenidos en dichos ensayos. Como complemento a los ensayos realizados, se han desarrollado modelos de variadores de velocidad en el programa de simulación MATLAB. Estos modelos fueron validados a partir de los resultados de los ensayos y resultarán de gran interés para ser utilizados a futuro en redes en las que se requiera instalar este tipo de equipamiento. De esta forma, será posible obtener por medio de una simulación realista el impacto que provocarán los variadores de velocidad sobre determinada red o carga susceptible allí presente.