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https://hdl.handle.net/20.500.12104/90899Registro completo de metadatos
| Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | Barocio Espejo, Emilio | |
| dc.contributor.author | López Ozuna, Alfredo De Jesus | |
| dc.date.accessioned | 2022-09-12T22:19:23Z | - |
| dc.date.available | 2022-09-12T22:19:23Z | - |
| dc.date.issued | 2022-03-28 | |
| dc.identifier.uri | https://wdg.biblio.udg.mx | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.12104/90899 | - |
| dc.description.abstract | En esta tesis se presenta el diseño del hardware de potencia de un compensador estático de var (SVC, por sus siglas en inglés) de baja tensión bajo condiciones de voltajes de suministro sinusoidales y balanceadas. Se inicio con el estudio de la operación fundamental de este dispositivo, iniciando con la operación característica del reactor controlado por tiristores (TCR, por sus siglas en inglés) para posteriormente analizar la operación de un capacitor fijo (FC, por sus siglas en inglés) conectado en paralelo con un TCR, esta configuración se denomina FC-TCR, la cual se aborda en esta tesis. Teniendo en cuenta este análisis, se procede a diseñar el SVC a partir de un capacitor fijo trifásico en conexión delta. Para validar la metodología de diseño del SVC se presenta una simulación del diseño del SVC en el software Matlab/Simulink obteniendo los mismos resultados tanto en simulación como en la metodología de diseño propuesto. Se diseña el reactor del TCR, a partir del valor de inductancia y corriente obtenidas del diseño del SVC, en el cual se considera el margen de flujo magnético para garantizar que no haya una saturación prematura del núcleo del reactor. Con base en el voltaje y corriente rms a través del reactor se calcula la potencia aparente para obtener el producto de área que determina el tipo de laminación que se utiliza para el diseño de reactor. Este diseño se realiza debido a que no hay reactores comerciales con el valor de inductancia que se obtiene en el diseño del SVC. Se diseña un controlador lineal para la corrección del factor de potencia y regulación de la potencia reactiva. Para validar el desempeño del controlador PID se utilizo el software Matlab/Simulink para llevar a cabo la simulación del SVC conectado a una carga variable, balanceada y sinusoidal mostrando que el control mantiene la estabilidad, regula la potencia reactiva y mejora el factor de potencia en el punto de acoplamiento común (PCC, por sus siglas en inglés) en máximo 0.01 minutos por lo cual cumple con la norma de la Comisión Reguladora de Energía, ya que está norma dice que las mediciones del factor de potencia se harán cada 5 minutos, cumpliendo con el 95 % del tiempo durante un periodo mensual. Por último se presenta un proyecto para la implementación del diseño del hardware de potencia del SVC, donde se toma como base dos estándares de la IEEE los cuales mencionan las principales características, componentes principales, funciones de los componentes y protecciones del SVC, así como las pruebas de campo para la puesta en marcha de este dispositivo. Teniendo en cuenta estos estándares se procede a calcular las protecciones de los elementos del compensador estático de var, así como los calibres de los conductores de estos elementos. Además, se determina el tamaño de un gabinete para el SVC con base a las dimensiones y la distribución de los elementos de este dispositivo. | |
| dc.description.tableofcontents | Tabla de Contenido Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii Lista de Figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix Lista de Tablas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x Lista de Acrónimos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xii Capítulo 1 Introducción 1 1.1. Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.1.1. Principales componentes del hardware de potencia del SVC . . . . 3 1.1.1.1. Reactor controlado por tiristores (TCR) . . . . . . . . . . 3 1.1.1.2. Capacitor fijo (FC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.1.1.3. Protecciones de los componentes del SVC . . . . . . . . . 4 1.1.1.4. Unidad de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2. Estado del arte del diseño del SVC de baja tensión . . . . . . . . . . . . . 5 1.3. Teoría para el diseño y control del SVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.4. Justificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.5. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.5.1. Objetivos particulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.6. Metodología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.7. Aportaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.8. Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Capítulo 2 Teoría de la Potencia Conservativa 13 2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.2. Términos de potencia conservativa bajo operación periódica no sinusoidal 14 2.3. Términos de corriente bajo funcionamiento periódico no sinusoidal . . . . 16 2.3.1. Términos de corriente básicos, [7]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.3.2. Descomposición de la corriente y potencia, [7]. . . . . . . . . . . . 17 2.4. Ejemplos de aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.5. Implementación de diagramas a bloques en el software de simulación Matlab/Simulink 21 2.5.1. Resultados de simulación de los casos 1-4 con carga balanceada . . 23 2.5.2. Resultados de simulación de los casos 1-4 con carga desbalanceada 24 2.5.2.1. Resultados de simulación de los casos 1-4 con carga distorsionada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.6. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.7. Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 xiii Capítulo 3 Operación Fundamental y Diseño del SVC 27 3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.2. Reactor controlado por tiristores monofásico . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.3. Reactor controlado por tiristores trifásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.4. Operación característica del FC-TCR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.5. Resonancia en sistemas eléctricos de potencia, [7]. . . . . . . . . . . . . . . 35 3.5.1. Resonancia en serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.5.2. Resonancia en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.6. Filtros pasivos, [8]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.7. Diseño del SVC trifásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.7.1. Selección del capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.7.2. Selección del reactor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.8. Simulaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.9. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.10. Trabajos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.11. Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Capítulo 4 Diseño de un Reactor Trifásico en Derivación de Corriente Alterna 45 4.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.2. Circuito magnético paralelo o en derivación, [3]. . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.3. Relación del producto de área Ap con la capacidad de Volt-Amper del reactor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.4. Relación de la geometría del núcleo Kg con la capacidad del reactor VoltAmper, [1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.5. Consideraciones fundamentales, [1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.6. Margen de flujo, [1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 4.7. Pérdidas del reactor, [1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.8. Diseño de un inductor de corriente alterna trifásico . . . . . . . . . . . . . 53 4.9. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.10. Trabajos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.11. Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Capítulo 5 Diseño del Controlador de Potencia Reactiva del SVC Trifásico 61 5.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 5.2. Corrección del factor de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.3. Sistema de control propuesto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 5.4. Proceso de sintonización del controlador PID . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.5. Sintonización del controlador PID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 5.6. Validación y simulación del controlador de potencia reactiva . . . . . . . 67 5.7. Diseño de filtros pasivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 5.7.1. Filtro del 5to armónico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 xiv 5.7.2. filtro del 7mo armónico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 5.7.3. filtro del 11vo armónico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 5.8. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 5.9. Trabajo Futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 5.10. Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Capítulo 6 Proyecto para la Implementación del Diseño del Hardware de Potencia del SVC 75 6.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 6.2. Gabinete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 6.3. Distribución de los elementos del SVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 6.4. Protección del capacitor mediante el reactor de sintonía, [5]. . . . . . . . . 78 6.5. Contactor para capacitores fijos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 6.5.1. Contactor para el reactor controlado por tiristores . . . . . . . . . 83 6.6. Protecciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 6.6.1. Protección para capacitores fijos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 6.6.2. Protección en el PCC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 6.7. Selección del calibre del conductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 6.7.1. Calibre del conductor del reactor controlado por tiristores . . . . . 86 6.7.2. Calibre del conductor del capacitor fijo . . . . . . . . . . . . . . . . 87 6.7.3. Calibre del conductor del SVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 6.8. Pruebas de campo del SVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 6.9. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 6.10. Trabajos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 6.11. Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Apéndice A Variables Periódicas y sus Propiedades 91 A.1. Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Apéndice B Ficha Técnica del Capacitor 93 B.1. Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Apéndice C Factor de Utilización de la Ventana Ku 95 C.1. Aislamiento del alambre S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 C.2. Factor de relleno S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 C.3. Ventana efectiva S3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 C.4. Factor de aislamiento S4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 C.5. Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Apéndice D Diseño y Datos Dimensionales para Laminaciones Trifásicas 101 D.1. Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Apéndice E Tabla de Alambres 103 E.1. Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 | |
| dc.format | application/PDF | |
| dc.language.iso | spa | |
| dc.publisher | Biblioteca Digital wdg.biblio | |
| dc.publisher | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.uri | https://www.riudg.udg.mx/info/politicas.jsp | |
| dc.subject | Maestria En Ciencias En Ingenieria Electrica | |
| dc.title | Diseño del hardware de potencia y control de un SVC de baja tensión | |
| dc.type | Tesis de Maestría | |
| dc.rights.holder | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.holder | López Ozuna, Alfredo De Jesus | |
| dc.coverage | GUADALAJARA, JALISCO | |
| dc.type.conacyt | masterThesis | |
| dc.degree.name | MAESTRIA EN CIENCIAS EN INGENIERIA ELECTRICA | |
| dc.degree.department | CUCEI | |
| dc.degree.grantor | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.access | openAccess | |
| dc.degree.creator | MAESTRIA EN CIENCIAS EN INGENIERO EN ELECTRICA | |
| dc.contributor.director | Del Puerto Flores, Dunstano | |
| dc.contributor.codirector | Zúniga Haro, Pável | |
| Aparece en las colecciones: | CUCEI | |
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| Fichero | Tamaño | Formato | |
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