Simulación y análisis del comportamiento de los variadores de velocidad de estado estable y transitorio

Abstract

Este proyecto de grado pretende describir el desarrollo de un modelo en el "Electromagnetic Transients Program" (EMTP) de un variador de velocidad trifásico (ASD) controlado con modulación por ancho de pulso PWM (Pulse width modulation) para el análisis de armónicos en estado estable y de transientes asociados con la conmutación de un banco de capacitores en el sistema de distribución eléctrica, propios de la operación de los ASD. Este proyecto se fundamenta en la aplicación del EMTP como una herramienta poderosa para el análisis de la calidad de la potencia en aplicaciones que involucren la operación de ASD's. Como introducción se presenta la justificación y objetivos de este proyecto, así como una breve reseña histórica de los variadores de velocidad; también se presenta la introducción a los programas utilizados en la realización de los modelos y simulaciones presentados en este documento. En los capítulos 2, 3, 4 se expone un marco teórico conciso sobre los principales componentes de los ASD's y las perturbaciones que se analizan en los siguientes capítulos. En el quinto capítulo se presenta el modelo en el EMTP/ATP de un variador de velocidad propuesto por este proyecto y se explica en detalle las simulaciones obtenidas, los problemas encontrados en el desarrollo del modelo y sus correspondientes soluciones. El sexto y séptimo capítulo exponen la utilización del modelo propuesto en el capítulo 5 para el análisis en estado estable y transitorio del ASD y el sistema de potencia que lo alimenta. Una vez abordados los temas del presente proyecto, se presenta otro capítulo de valor agregado que trata los problemas de sobrevoltajes encontrados en los motores alimentados por ASD's. El estudio de dichos problemas se debe al interés por parte del autor en el desarrollo de un modelo completo de los variadores de velocidad desde la entrada de la alimentación trifásica hasta el motor de inducción, incluyendo todo tipo de componentes presentes en estos dispositivos, y así obtener un análisis completo de su operación, para poder predecir eventos potencialmente perjudiciales que comprometan la calidad de la potencia, seguridad y vida útil de los equipos conectados a una red de distribución comúnmente encontrada en la Industria y la literatura internacional. Por último se dan recomendaciones finales y conclusiones del proyecto, con un enfoque futurista que intenta pronosticar el futuro de los variadores de velocidad y la solución a los problemas de calidad de la potencia.