Ingeniería Eléctrica · 2023
Análisis de un método para el ajuste de modelos en el dominio de la frecuencia utilizando medidas de corriente y tensión para un conjunto de cargas agregadas: caso de estudio luminarias tipo LED.
Actualmente, la mayor parte de las cargas que conforman los sistemas eléctricos son de naturaleza no lineal, lo cual indica, una inyección constante de perturbaciones a las redes eléctricas, generando distorsión de las señales de tensión y corriente como en [1- 6]. Es importante evaluar el error de desempeño de los modelos de cargas no lineales y en especial del método para el ajuste de estos modelos. En el presente trabajo de grado se desea diseñar e implementar un proceso experimental para analizar el comportamiento de un conjunto de cargas agregadas conectadas al mismo punto de acople común o PCC. Para esto, se desea realizar medidas/simulaciones en el entorno de programación visual SIMULINK a agrupaciones de luminarias tipo LED en el que se modelan estados de operación de la tensión de alimentación y de igual manera, la desconexión y conexión de un grupo de cargas a lo largo de un intervalo de tiempo. En este sentido, el trabajo de grado busca estimar y evaluar el desempeño de este método y los modelos en el dominio de la frecuencia con respecto al conjunto de medidas/simulaciones realizadas para un conjunto de cargas de iluminación tipo LED agregadas.
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Contenido
- Introducciónp. 10
- Objetivosp. 12
- Marco teóricop. 14
- Cargas no linealesp. 14
- Fuentes de alimentación conmutadas (SMPS)p. 14
- Normativa aplicadap. 14
- Diseño del experimento para la estimación de las señales de tensión y corrientep. 18
- Modelo de circuito equivalente de una luminaria LEDp. 18
- Diseño de los escenarios de luminarias led agregadas en un PCCp. 20
- Diseño del experimento de un armónico a la vezp. 21
- Metodología para el ajuste de los modelos en el dominio de la frecuenciap. 23
- Estructura matricial de las señales de tensión y corrientep. 24
- Método basado en algebra matricialp. 26
- 5.2.1 Modelo equivalente de Norton (MEN)p. 26
- 5.2.2 Ajuste del Modelo Equivalente de Norton (MEN)p. 27
- 5.2.3 Modelo de Matriz de Admitancias Armónicamente Acopladas (M2A3)p. 28
- 5.2.4 Ajuste del Modelo de Matriz de Admitancias Armónicamente Acopladas (M2A3)p. 29
- (Entrenamiento)p. 30
- Desempeño de los modelos (Validación)p. 31
- Evaluación del errorp. 32
- Error de ajustep. 33
- Estimación del error de ajustep. 33
- Error de desempeñop. 41
- Estimación del error de desempeñop. 41
- Evaluación de resultadosp. 49
- Modelo M2A3 en los resultados del Error de Ajustep. 49
- Modelo M2A3 en los resultados del Error de Desempeñop. 49
- Modelo MEN en los resultados del Error de Ajustep. 50
- Modelo MEN en los resultados del Error de Desempeñop. 51
- Comparación entre los modelos M2A3 y MENp. 51
- Conclusionesp. 52
- Referenciasp. 55
- Apéndicesp. 57
- Tabla 1. Límites de distorsión armónicap. 16
- Tabla 2. Parámetros de las luminarias led basep. 19
- Tabla 3. Distribución de luminarias led y potencia activa individual y totalp. 20
- Tabla 4. Carga en p.u. para cada estrato en horas críticasp. 21
- Tabla 5. Parámetros para el experimento de un armónico a la vezp. 23
- Tabla 6. Dimensiones de las matrices I y Vp. 25
- Tabla 7. MSE totales de ajuste para cada porcentaje de carga, modelo (M2A3)p. 37
- Tabla 8. MSE totales de ajuste para cada porcentaje de carga, modelo (MEN)p. 40
- Tabla 9. MSE totales de desempeño para cada porcentaje de carga, modelo (M2A3)p. 44
- Tabla 10. MSE totales de desempeño para cada porcentaje de carga, modelo (MEN)p. 48
- Figura 1. Curva de carga diaria, estratos 1 y 2p. 16
- Figura 2. Curva de carga diaria, estratos 3 y 4p. 17
- Figura 3. Curva de carga diaria, estrato 5p. 17
- Figura 4. Modelo de circuito equivalente (MCE) de una luminaria tipo LEDp. 18
- Figura 5. Curvas de demanda por estratop. 21
- Figura 6. MSE [%] Ajuste Modelo M2A3 con el 25% de las Luminarias LEDp. 34
- Figura 7. MSE [%] Ajuste Modelo M2A3 con el 45% de las Luminarias LEDp. 35
- Figura 8. MSE [%] Ajuste Modelo M2A3 con el 60% de las Luminarias LEDp. 35
- Figura 9. MSE [%] Ajuste Modelo M2A3 con el 70% de las Luminarias LEDp. 36
- Figura 10. MSE [%] Ajuste Modelo M2A3 con el 100% de las Luminarias LEDp. 36
- Figura 11. MSE [%] Ajuste Modelo MEN con el 25% de las Luminarias LEDp. 38
- Figura 12. MSE [%] Ajuste Modelo MEN con el 45% de las Luminarias LEDp. 38
- Figura 13. MSE [%] Ajuste Modelo MEN con el 60% de las Luminarias LEDp. 39
- Figura 14. MSE [%] Ajuste Modelo MEN con el 70% de las Luminarias LEDp. 39
- Figura 15. MSE [%] Ajuste Modelo MEN con el 100% de las Luminarias LEDp. 40
- Figura 16. MSE [%] Desempeño Modelo M2A3 con el 25% de las Luminarias LEDp. 42
- Figura 17. MSE [%] Desempeño Modelo M2A3 con el 45% de las Luminarias LEDp. 42
- Figura 18. MSE [%] Desempeño Modelo M2A3 con el 60% de las Luminarias LEDp. 43
- Figura 19. MSE [%] Desempeño Modelo M2A3 con el 70% de las Luminarias LEDp. 43
- Figura 20. MSE [%] Desempeño Modelo M2A3 con el 100% de las Luminarias LEDp. 44
- Figura 21. MSE [%] Desempeño Modelo MEN con el 25% de las Luminarias LEDp. 45
- Figura 22. MSE [%] Desempeño Modelo MEN con el 45% de las Luminarias LEDp. 46
- Figura 23. MSE [%] Desempeño Modelo MEN con el 60% de las Luminarias LEDp. 46
- Figura 24. MSE [%] Desempeño Modelo MEN con el 70% de las Luminarias LEDp. 47
- Figura 25. MSE [%] Desempeño Modelo MEN con el 100% de las Luminarias LEDp. 47