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Reducción de armónicos en la integración de la red fotovoltaica
A medida que se acelera la penetración solar, las plantas fotovoltaicas (FV) se conectan cada vez más a las redes de distribución mediante interfaces de electrónica de potencia. Si bien los inversores modernos son mucho más limpios que sus predecesores, aún inyectan corrientes no sinusoidales que distorsionan la tensión de la red. Si no se controlan, estos armónicos sobrecalientan los transformadores, disparan los dispositivos de protección y acortan la vida útil de los equipos. Los filtros activos de potencia (FAP) también se denominan... Filtros armónicos activos (AHF) —proporcionan una solución probada y de acción rápida que complementa los controles de inversor existentes sin afectar el rendimiento energético.
Origen. Los inversores de conmutación fragmentan la CC en pulsos de alta frecuencia que se reconstruyen en CA. Cualquier desviación de una onda sinusoidal perfecta se manifiesta en el dominio de la frecuencia como múltiplos enteros (armónicos) de la frecuencia fundamental.
Espectro típico. Los órdenes quinto, séptimo y undécimo dominan las instalaciones fotovoltaicas trifásicas; las cadenas de microinversores monofásicos a menudo muestran fuertes componentes de tercer orden (triple).
Factores agravantes. Los generadores distribuidos generalmente se instalan en el borde de la red en alimentadores “débiles” con alta impedancia, por lo que incluso corrientes armónicas modestas pueden producir una gran distorsión de voltaje (THDv).
| Estándar / Guía | Alcance | Límites armónicos clave en el punto de acoplamiento común (PCC) |
|---|---|---|
| IEEE 519-2022 | Redes públicas de baja y media tensión (práctica global) | THDi ≤ 8 % para Isc/IL < 20; tensión THDv ≤ 5 % (BT) |
| IEC 61000-3-6 | Clientes de MV/HV/EHV (Europa, Asia) | Asigna límites de emisión específicos para cada planta de modo que la THDv de voltaje general sea ≤ 5 % |
Las empresas de servicios públicos imponen cada vez más sanciones financieras (o reducen la producción fotovoltaica) cuando los sitios superan estos umbrales, lo que hace que la mitigación proactiva sea financieramente atractiva.
Un APF mide la corriente de carga en tiempo real, extrae los componentes armónicos y reactivos no deseados mediante algoritmos DSP e inyecta una corriente de compensación igual y opuesta mediante un convertidor basado en IGBT. El resultado neto en el PCC es una sinusoide casi perfecta.
Principales ventajas sobre los filtros pasivos
Mitigación de amplio espectro: Pistas del 2º al 50º orden (o superiores) simultáneamente.
Respuesta dinámica: Adaptación de subciclo (< 25 µs) a la irradiancia solar o variaciones de carga.
Sin riesgo de resonancia: Debido a que el filtro está activo, no se sintoniza con la impedancia de la red.
Doble función: Proporciona soporte de potencia reactiva (Q) y reducción de parpadeo, mejorando la estabilidad del voltaje.
| Arquitectura | Calificación típica | Caso de uso ideal |
|---|---|---|
| Derivación APF (montaje en rack o pared) | 30 A – 400 A | Azoteas < 1 MW, cocheras, microrredes C&I |
| APF híbrido + SVG | 200 A – 1 kA | Grandes plantas detrás del medidor que necesitan PF ≈ 1 y armónico ≤ 3 % |
| Centro APF en contenedores | 1 kA – 4 kA | Parques fotovoltaicos a escala de servicio público ≥ 10 MWac que exportan a alimentadores de media tensión débiles |
Topología de instalación: Coloque el APF en el lado de bajo voltaje del transformador elevador para que detecte la corriente del inversor agregada y un solo filtro pueda limpiar toda la planta.
Mida primero Registre al menos siete días de datos armónicos con un muestreo de 10 kHz.
Calcular la corriente armónica en el peor de los casos. Centrarse en los órdenes 3º, 5º, 7º y 11º.
Añadir margen de seguridad. Clasificación continua de APF ≥ 1,2 × Ih_max; capacidad de sobrecarga ≥ 10 × Ih_max durante 10 ms para superar la eliminación de fallas.
Comprobar sobrecarga con servicio de potencia reactiva. Si el código de la red local exige cosφ > 0,95, dimensione tanto Q como Ih simultáneamente.
Integración de control. Utilice Modbus-TCP de alta velocidad o IEC 61850 para coordinar con el SCADA de la planta; habilite el modo “reactivo nocturno” si el DSO requiere soporte las 24 horas.
| Sitio | Capacidad | Resistencia de la rejilla (Scc/Xr) | THDi pre-APF | THDi posterior al APF | Recuperación* |
|---|---|---|---|---|---|
| Azotea de un hospital urbano | 500 kW | Débil (Scc/IL ≈ 12) | 18 % | 3,9 % | 2,7 años |
| almacén logístico | 1,2 MW | Moderado (20) | 15 % | 4,2 % | 2,1 años |
| Parque fotovoltaico de servicios públicos del desierto | 50 MW | Débil (8) | 10 % a MV | 2,5 % | 3,4 años |
*Recuperación de la inversión calculada a partir de las penalizaciones por reducción de suministro evitadas, la reducción de pérdidas en el transformador y la mayor disponibilidad del inversor. Solo como referencia; la recuperación de la inversión varía según la región y las condiciones de operación.
☑ Verificar el objetivo de cumplimiento (IEEE 519 o código de red local).
☑ Recopila espectro armónico de alta resolución, no solo RMS THDi.
☑ Seleccione APF con diseño IGBT modular y celdas de potencia intercambiables en caliente para un tiempo de actividad de > 99 %.
☑ Asegúrese de que el firmware del DSP admita la transformada rápida de Fourier (FFT) y el control de ritmo muerto adaptativo.
☑ Puesta en servicio con analizador armónico para confirmar ≤ 75 % del límite permitido, dando margen para futuras expansiones.
Eficiencia > 97 % a plena carga; en espera < 35 W.
Elección opcional por parte del cliente: IP 54 o IP 20; el flujo de aire inteligente evita puntos calientes en los paneles fotovoltaicos.
Relé AFCI y de corriente residual opcionales para seguridad todo en uno.
Contáctenos para obtener orientación experta:
Para obtener más información sobre cómo funciona nuestro Filtro armónico activo , Generador de variables estáticas & Microinversores mejorar la calidad de la energía: sales@yt-electric.com
compatible con la red ipv6
