Control de un compensador activo selectivo mediante un algoritmo de optimización sujeto a restricciones cuadráticas

Resumen

El objetivo fundamental de este artículo es proponer un algoritmo de optimización basado en desigualdades matriciales lineales (LMIs) para la compensación selectiva del desequilibrio, el desfase y la distorsión armónica de las corrientes de carga de un sistema trifásico a cuatro hilos. Mediante el IEEE Std.1459 se determinan los términos de potencia que cuantifican cada uno de los fenómenos no eficientes a compensar (desequilibrio, desfase y distorsión) y, a continuación, se define la programación cuadrática sujeta a restricciones cuadráticas y la forma de resolver la optimización mediante LMIs. El algoritmo utiliza unos coeficientes de ponderación asociados a cada uno de los términos no eficientes para darles más o menos importancia relativa en función del criterio elegido en cada momento. Por otro lado, se realiza el diseño del condensador de corriente continua y los reguladores para el control de la tensión de dicho condensador. Así mismo, se diseñan tres tipos diferentes de reguladores para el control de corriente del SAPC y se analizan las prestaciones de cada uno de ellos. Finalmente se simulan diferentes casos de compensación selectiva, se analizan los resultados obtenidos y se exponen las conclusiones.

Abstract

The main goal of this work is the proposal of an optimization algorithm based on linear matrix inequalities (LMI) used to selectively compensate the unbalance, the harmonic distortion, and the phase shift introduced by the load currents in a three phase four-wire system. The use of the IEEE Std.1459 allows determining each of the power terms associated to these non-efficient phenomena. Once these power terms are defined, a quadratically constrained quadratic program is set and solved by LMIs. The algorithm uses three weighting coefficients associated to each non-efficient term in order to assign them a relative importance depending on a user determined criterion. Moreover, the paper presents the design of the DC bus capacitor as well as the regulators used to control its voltage. Furthermore, three different regulators are introduced and designed to control the SAPC currents. A comparison among them is also introduced. Finally, simulation results for different selective compensation cases are presented, analyzed and various conclusions are extracted.

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