COMPENSACIÓN DE CICLOCONVERSORES DE POTENCIA PARA APLICACIONES EN MINERÍA

Transcripción

1 COMPENSACIÓN DE CICLOCONVERSORES DE POTENCIA PARA APLICACIONES EN MINERÍA Luis Morán T. (PhD) Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad de Concepción Casilla 160 C, Concepción - Chile Teléfono ; Fax: lmoran@udec.cl 1

2 Contenido Introducción Topología del cicloconversor Operación Compensación pasiva Compensación activa Conclusiones 2

3 Introducción El desarrollo de la electrónica de potencia ha permitido la implementación de complejas topologías para manejar eficientemente grandes bloques de potencia. En la actualidad las plantas de molienda utilizan motores sincrónicos de hasta 30 khp que son alimentados a través de cicloconversores. Voltaje TIRISTOR 9 kv 8 kv GTO IGCT 7 kv 6 kv 5 kv 4 kv IGBT Corriente 3 kv 2 kv 1 kv Frecuencia MOSFET 1 ka 2 ka 3 ka 4 ka 5 ka 6 ka 1 khz 10 khz 100 khz 1 MHz 3

4 Topología Topología de 12 pulsos. 4

5 Topología Topología de 12 pulsos para motor de doble bobinado. 5

6 Topología Configuración de una planta de molienda. 220 kv / 50 Hz 5370 MVA SC 1x220 kv Flint 102 km 220/23 kv 60 MVA 9% 220/23 kv 220/23 kv 60 MVA 9% 60 MVA 9% NC NC Other loads Harmonic Filters 24 MVAr Other loads Harmonic Filters 24 MVAr Other loads Harmonic Filters 24 MVAr SAG Mill 30 khp Ball Mill 25 khp Ball Mill 25 khp 6

7 Operación Eficiencia. 7

8 Operación Voltaje y corriente de salida. 8

9 Operación Operación normal. 9

10 Operación Falla de conmutación. 10

11 Operación Potencia de entrada. 11

12 Operación Corriente de entrada de un cicloconversor de 12 pulsos que acciona un motor sincrónico de 30 khp. DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DE ENTRADA DEL CICLOCONVERSOR THD caract. 9.2% THD no caract. 9.1% THD total 12.9% 12

13 Compensación pasiva Los filtros pasivos han sido durante mucho tiempo la elección indiscutible para atenuar contenido armónico y compensación de potencia reactiva en convertidores estáticos. 220 kv / 50 Hz 5370 MVA SC 1x220 kv Flint 102 km 220/23 kv 60 MVA 9% x3 SAG Mill 30 khp PF-02 PF-03 PF-04 PF-05 PF-07 PF-11 PF-17 PF-36 CARACTERÍSTICAS NOMINALES Y DE DISEÑO DE FILTROS PASIVOS UTILIZADOS ID Orden sintonía h Potencia Reactiva [MVAr] Resistencia de amortiguamiento [Ω] Factor de calidad de reactor PF PF PF PF PF PF PF PF

14 Compensación pasiva Impedancia equivalente del sistema y del set de filtros pasivos en 23 kv. 14

15 Compensación pasiva La efectividad de los filtros pasivos es estimada con el factor de atenuación. ISh ZPFh I Z Z Lh Sh PFh El factor deatenuación muestra la amplificación ió de contenido armónico de baja frecuencia (resonancia paralela). 15

16 Compensación pasiva Simulación del cicloconversor considerando la conexión del set de filtros pasivos. DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DEL SISTEMA CON FILTROS PASIVOS THD caract. 4.3% THD no caract. 9.7% THD total 10.6% Vs. DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DE ENTRADA DEL CICLOCONVERSOR THD caract. 9.2% THD no caract. 9.1% THD total 12.9% 16

17 Compensación pasiva 17

18 Compensación activa Propuesta de compensación. Filtros pasivos compensan potencia reactiva y corrientes armónicas sobre 100 Hz. Filtro activo compensa corrientes armónicas f 1-6f o y f 1 +6f o que se encuentran próximas a la componente fundamental. 18

19 Compensación activa Corriente del sistema. DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DEL SISTEMA CON FILTROS PASIVOS Y COMPENSACIÓN ACTIVA DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DE ENTRADA DEL CICLOCONVERSOR THD caract. 4.3% THD caract. 9.2% Vs. THD no caract. 4.2% THD no caract. 9.1% THD total 6.0% THD total 12.9% 19

20 Conclusiones Los accionamientos de velocidad variable permiten que el motor trabaje en un punto de operación deseado eliminando elementos poco eficientes. La tendencia actual indica que el uso de accionamientos de velocidad variable es una alternativa más económica debido al ahorro energético logrado durante su vida útil. Los inconvenientes que surgen con la utilización de cicloconversores son resueltos de manera efectiva utilizando filtros pasivos/activos. 20

21 COMPENSACIÓN DE CICLOCONVERSORES DE POTENCIA PARA APLICACIONES EN MINERÍA Luis Morán T. (PhD) Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad de Concepción Casilla 160 C, Concepción - Chile Teléfono ; Fax: lmoran@udec.cl 21