Corriente de neutro y filtro de armónicos activo.

Filtro activo de armónicos (AHF) y corriente de neutro

El filtro de armónicos activos (AHF) se utiliza para mejorar la calidad de la energía mediante el filtrado de armónicos, la compensación de potencia reactiva y el equilibrio trifásico en sistemas de energía. Los armónicos son formas de onda de voltaje o corriente que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Pueden causar varios problemas de calidad de la energía, incluido un aumento de la corriente neutra en sistemas de energía eléctrica trifásicos. AHF puede afectar significativamente la corriente neutra, especialmente en sistemas con cargas no lineales o cargas monofásicas .

Corriente Neutra en Sistemas Trifásicos

En un sistema trifásico equilibrado sin armónicos (carga lineal), la suma de las corrientes en las tres fases se anula, lo que da como resultado que no haya corriente en el neutro. Sin embargo, varios factores pueden hacer que fluya corriente neutra , entre ellos:

• Cargas desequilibradas: Distribución desigual de cargas entre fases.
• Armónicos: En particular, los terceros armónicos (y múltiplos de armónicos de tres órdenes) están en fase en las tres fases y se suman en el conductor neutro.

Cómo funcionan los filtros armónicos activos

El filtro armónico activo funciona monitoreando continuamente la forma de onda actual e inyectando corrientes de compensación para cancelar los armónicos. El proceso implica:

1. Detección: El filtro activo mide el contenido armónico de la corriente de carga utilizando sensores de corriente.
2. Control: La unidad de control procesa la corriente medida y determina el orden de armónicos que deben compensarse.
3. Inyección: El AHF genera e inyecta corrientes que están desfasadas 180 grados con respecto a los armónicos detectados, anulándolos efectivamente.

Impacto de los AHF en la corriente neutra

Reducción de terceros armónicos:

• Los terceros armónicos (150 Hz en un sistema de 50 Hz) contribuyen significativamente a la corriente neutra en sistemas de distribución eléctrica trifásicos. Estos armónicos están en fase en las tres fases y, por tanto, se suman directamente en el conductor neutro.
• Los AHF pueden reducir eficazmente los terceros armónicos inyectando corrientes de compensación, reduciendo así significativamente la corriente del neutro.

Cargas de equilibrio:

• Al mitigar los armónicos, los AHF ayudan a crear un perfil de carga más equilibrado, lo que reduce la corriente neutra causada por el desequilibrio de carga.

Beneficios de usar AHF

Calidad de energía mejorada:

• La reducción de armónicos conduce a una forma de onda sinusoidal más limpia, lo que mejora la calidad general de la energía.

Corriente Neutra Reducida:

• Al eliminar o reducir los terceros armónicos y otros armónicos de secuencia cero, los AHF reducen la corriente que fluye a través del conductor neutro, lo que mejora la eficiencia y la seguridad del sistema.

Confiabilidad mejorada del sistema:

• Una corriente neutra más baja reduce el riesgo de sobrecalentamiento y posible falla del conductor neutro, lo que mejora la confiabilidad del sistema.

Cumplimiento de Normas:

• Los AHF ayudan a cumplir con los estándares y regulaciones de calidad de la energía al mantener los niveles de armónicos dentro de límites aceptables.

Ejemplo de cálculo: corriente neutra con AHF

Sin ICA:

• Supongamos un sistema con una presencia significativa de terceros armónicos. Si las corrientes de fase (incluidos los terceros armónicos) son
• I _R =30 A,I _S =30 A,I _T =30 A:
• Yo _norte ² =Yo _R ² +Yo _S ² +Yo _T ² −Yo _R *Yo _S −Yo _S *Yo _T −Yo _T *Yo _R
• EN ₌ 0 A
• EN ₍₃₎​ = 3×30A=90A

Con ICA:

• El AHF anula los terceros armónicos inyectando 30 A de corriente del tercer armónico en cada fase:
• EN(3)=0 A

Por lo tanto, la corriente neutra total se reduce a casi cero, suponiendo una compensación perfecta.

Conclusión

Los filtros de armónicos activos (AHF) desempeñan un papel crucial en la reducción de la corriente neutra en sistemas trifásicos mediante la corrección de armónicos o la reducción significativa de la distorsión total de los armónicos, particularmente los terceros armónicos en cargas no lineales.

Mientras tanto, al igual que el generador Static Var , el filtro activo es el mejor producto de corrección del factor de potencia con respuesta rápida. Al mejorar la calidad de la energía y garantizar cargas equilibradas, los AHF mejoran la eficiencia, la seguridad y la confiabilidad de los sistemas eléctricos.