Sincronización de sistemas. Lazo de enganche de fase (PLL), sistemas digitales y enfoques monofásico / trifásico

Transcripción

1 Sincronización de sistemas Lazo de enganche de fase (PLL), sistemas digitales y enfoques monofásico / trifásico

2 El problema del sincronismo Inyección de energía a la red Control de convertidores AC/DC Medición de parámetros de calidad de la energía

3 El problema del sincronismo Inyección de energía a la red Control de convertidores AC/DC Medición de parámetros de calidad de la energía

4 Consideraciones generales sobre el PLL K ( ϕ ϕ ) i O cos ( t + ϕ ) sen( t + ϕ ) [ sen( t + ϕ + ϕ ) sen( ϕ ϕ )] i O i O i O Qué pasa si la forma de onda a la salida del VCO es de tipo cuadrada? Phaselock Techniques, Floyd M. ardner v d Vˆ π sen ( ϕ ϕ ) i O

5 Detectores de fase digitales: el circuito integrado 4046

6 Comparador de fase tipo I SI_IN 0 0 COMP_IN 0 0 PC_OUT 0 0 PC OUT V CC ϕ π

7 Comparador de fase tipo II

8 Comparador de fase tipo II Punto de operación V CAP V CC / i V ( R + R ) CC ϕ i > ϕ O Lazo enganchado (alta impedancia) ϕ i ϕ O i V ( R + R ) CC ϕ i < ϕ O

9 Comparador de fase tipo II i V ( R + R ) CC i V ( R + R ) π CC ϕ ( SCR + ) VCOIN i Z i SC V ϕ COIN VCC 4π ( SCR + ) ( + R ) SC R Qué pasa si la fuente de alimentación del PLL es ±V CC o el punto de operación es V CC /?

10 Oscilador controlado por tensión (VCO)

11 Comparador de fase + VCO Rango de captura (capture range) Rango de frecuencias dentro de las cuales el PLL se engancha estando inicialmente desenganchado. Rango de enganche (lock range) Rango de frecuencias que el PLL puede seguir una vez enganchado

12 Modelo del PLL basado en el comparador de fase tipo II F ( S) V ϕ COIN VCC 4π ( SCR + ) ( + R ) SC R VCO ( S) ϕo V COIN π f V CC MX S

13 Modelo del PLL basado en el comparador de fase tipo II ST e ROC ST ( ) T j e e e T j e j ROC T j T j T j T j ( ) ( ) [ ] T sinc e T T sen e j ROC T j T j

14 Modelo del PLL basado en el comparador de fase tipo II H f CN R O ( + R ) ( SCR + ) S H k S + z S Margen de fase? Cómo se puede considerar el efecto del ROC?

15 Modelo del PLL basado en el comparador de fase tipo II CuF / R6,5kΩ / R50kΩ / margen de fase aprox.67º / o 40r/s margen de fase6,3º / o 40,r/s

16 Problema sugerido La frecuencia de la señal de entrada puede variar en un rango determinado: f < f < min i f max Ajustar los valores de F (s) y VCO para obtener el máximo ancho de banda del lazo, garantizando la estabilidad para todos los puntos de operación

17 El problema del sincronismo en sistemas trifásicos Simulaciones en Matlab

18 Representación de sistemas trifásicos balanceados Sistema trifásico balanceado

19 Representación del sistema trifásico en otros marcos de referencia Estacionario Vector espacial

20 Representación del sistema trifásico en otros marcos de referencia Sincrónico

21 Implementación de los marcos de referencia en el dominio temporal Estacionario Sincrónico

22 Synchronous Reference Frame (SRF-PLL) Kaura, 996

23 Modelo matemático del SRF-PLL H KV ( + sτ) τ s Transferencia de lazo cerrado y ecuaciones de diseño en función del amortiguamiento y el ancho de banda sτkv + TLC( s) s τ + sτ KV KV + KV TLC s ζn n ( ) ζ s + s + s + n n K ζ V n τ ζ n Ver Matlab n KV τ ζ KVτ

24 Representación de sistemas trifásicos desbalanceados Componentes simétricas (Marco de referencia natural) Un sistema polifásico desbalanceado, con n fases, se puede representar como la suma de n sistemas equilibrados (Teorema de Fortescue) 40% secuencia negativa 0% secuencia cero

25 Software PSL

26 Representación de sistemas trifásicos desbalanceados Operador de Fortescue (0 ) Sistema trifásico desbalanceado 40% secuencia negativa 0% secuencia cero

27 Representación de sistemas trifásicos desbalanceados y con distorsión armónica Sistema trifásico desbalanceado con componentes armónicas 40% secuencia negativa 0% de 3º armónico de secuencia positiva Simulación en Matlab

28 Error en los marcos de referencia debido a la presencia de componentes armónicas