Compensación de potencia reactiva en sistemas de distribución. Oscar Danilo Montoya Giraldo

      Como se demostró en la Sección 2.1 la potencia reactiva trifásica es siempre cero en un sistema con alimentación sinusoidal balanceada, sin embargo, la presencia de armónicos en la red puede introducir nuevas potencias oscilantes aún en el caso trifásico, estas potencias pueden ser introducidas dentro de las definiciones teniendo en cuenta el carácter instantáneo de las mismas:

      donde es la potencia oscilante producida por el contenido armónico de la corriente de la carga no lineal, esta potencia así como la potencia reactiva de cada fase del sistema trifásico deben ser compensadas con el fin de reducir las corrientes de línea y aumentar la eficiencia de la transmisión de potencia. Por tal motivo, se requiere un esquema de compensación que defina el valor de las corrientes i_qk (ver figura 2.3). El compensador debe inyectar las componentes (i_αq i_βq)^T dados por (2.21) de tal forma que la corriente de línea resultante vista por la red sea exclusivamente (i_αp i_βp)^T , de esta forma se obtiene una potencia constante y en algunos casos, una corriente sinusoidal. El esquema básico de compensación usando la Teoría PQ se muestra en la figura 2.5.

Figura 2.5: Esquema de compensación de potencia reactiva usando la Teoría PQ

      A pesar de sus deficiencias teóricas, la Teoría PQ fue la base del desarrollo de los filtros activos y tiene una innegable utilidad práctica. Diferentes esquemas de compensación pueden ser desarrollados modificando los valores de p o q en (2.21), por ejemplo, si solo q es utilizado sin utilizar el valor de se obtiene un compensador del factor de potencia que tiene poco efecto en las corrientes armónicas; de otro lado, si se incluyen las dos ecuaciones se obtiene un filtro activo.

      Considérese el sistema de potencia mostrado en la figura 2.6. Las tensiones del generador son 1.0 pu y las corrientes suministradas poréste se muestran en la figura 2.7.

Figura 2.6: Ejemplo de un sistema simple con carga no lineal

Figura 2.7: Forma de onda de las corrientes del generador

      Realizando la transformada rápida de Fourier (Fast Fourier Transform - FFT) se obtienen las corrientes del generador como se muestra en (2.22) (las corrientes i_b e i_c están desfasadas de i_a)

      Ahora con las tensiones y las corrientes del sistema conocidas, se coloca un compensador paralelo a la carga. Las corrientes que inyecta el compensador son calculadas con base en el esquema de la figura 2.5. La figura 2.8 muestra las corrientes inyectadas por el compensador.

Figura 2.8: Forma de onda de las corrientes inyectadas por el compensador

      La figura 2.9 muestra las formas de onda de las corrientes del generador con el compensador en el sistema, se puede observar en la figura que las corrientes del generador ahora ya no contienen armónicos.

Figura 2.9: Forma de onda de las corrientes del generador con el compensador

       2.5 Formulación vectorial de la Teoría ABC

      La Teoría PQ clásica adolece de falta de generalidad en el caso en que se presenten componentes de corriente de secuencia cero en la carga, esta limitación es compensada en diferentes formas, entre ellas la Teoría PQr (Kim et al., 2002), esta generalización no es un paso natural en la teoría misma, sino mas bien un ajuste forzado a los objetivos deseados. La Teoría ABC en cambio, puede tratar de forma directa el caso de corrientes

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