Análisis y atenuación de las perturbaciones de alta frecuencia generadas en accionamientos eléctricos

Resumen

Las mejores tecnológicas realizadas en los semiconductores de potencia han permitido aumentar considerablemente tanto la frecuencia de conmutación como la potencia unitaria de los variadores de frecuencia utilizados en los accionamientos de motores eléctricos. Como contrapartida, estos variadores generan pulsos a su salida con elevadas derivadas de tensión ("dv/dt") que dan lugar a perturbaciones de alta frecuencia en todos los elementos del sistema. En primer lugar, se han estudiado las principales perturbaciones generadas por los variadores de frecuencia: envejecimiento prematuro del aislamiento de la máquina, deterioro de los rodamientos y perturbaciones EMI. A lo largo de este estudio se han analizado cuáles son las causas que originan cada una de estas perturbaciones, qué elementos intervienen en su evolución qué efectos pueden tener en los diferentes elementos que forman el accionamiento y cuáles son las técnicas propuestas en la bibliografía para su atenuación. Para el estudio de estas perturbaciones se han propuesto en la tesis modelos para todos los elementos del accionamiento, red, convertidor, motor, cable y sistema de tierra. Además, se ha extendido la validez de dichos modelos a todo el rengo de frecuencias presentes en un accionamiento, es decir, desde los pocos Hz de la dinámica fundamental del motor hasta valores de MHz de las reflexiones en el cable. A la hora de diseñar nuevos modelos se ha prestado especial atención a la sencillez de los mismos con el fin de disminuir el tiempo de cálculo y mostrar claramente los parámetros más importantes. Desde la óptica de la teoría de transmisión de ondas y utilizando los modelos propuestos anteriormente se han determinado las posibles estructuras de filtrado que permiten disminuir las sobretensiones y las dv/dt. Además se ha propuesto una técnica para el diseño de filtros senoidales que tienen en cuenta la atenuación requerida, estabilidad, pérdidas