ÓCOMPENSACIÓN DE CICLOCONVERSORES DE POTENCIA PARA APLICACIONES EN MINERÍA
Luis Morán T (PhD)Luis Morán T (PhD)Luis Morán T. (PhD)Luis Morán T. (PhD)
Departamento de Ingeniería EléctricaDepartamento de Ingeniería EléctricaUniversidad de ConcepciónUniversidad de ConcepciónCasilla 160 Casilla 160 –– C, Concepción C, Concepción -- ChileChileT léf 56T léf 56 4141 203514 F 56203514 F 56 4141 246999246999
1
Teléfono 56Teléfono 56--4141--203514; Fax: 56203514; Fax: 56--4141--246999246999Email [email protected] [email protected]
ContenidoContenido
IntroducciónIntroducción
Topología del cicloconversor
Operación
Compensación pasivaCompensación pasiva
Compensación activa
Conclusiones
2Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
IntroducciónIntroducción
El desarrollo de la electrónica de potencia ha permitido la implementación decomplejas topologías para manejar eficientemente grandes bloques de potencia.
En la actualidad las plantas de molienda utilizan motores sincrónicos de hasta 30kHP que son alimentados a través de cicloconversores.
9 kV
Voltaje
TIRISTOR
GTO
5 kV
6 kV
7 kV
8 kV
GTOIGCT
IGBT
1 kV
2 kV
3 kV
4 kV
5 kV
100 kHz
10 kHz
1 kHz
Corriente
1 kV
1 kA 2 kA 3 kA 4 kA 5 kA 6 kA1 MHz
100 kHz
Frecuencia
MOSFET
3Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
TopologíaTopología
Topología de 12 pulsos.
4Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
TopologíaTopología
Topología de 12 pulsos para motor de doble bobinado.
5Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
TopologíaTopología
Configuración de una planta de molienda.
220 kV / 50 Hz 5370 MVA SC
1x220 kVFlint
220/23 kV60 MVA 9%
220/23 kV60 MVA 9%
220/23 kV60 MVA 9%
Flint102 km
60 MVA 9%
H i Harmonic Harmonic
60 MVA 9% 60 MVA 9%
NCNC
Otherloads
Harmonic Filters
24 MVAr
Otherloads
Harmonic Filters
24 MVAr
Otherloads
Harmonic Filters
24 MVAr
SAG Mill30 kHP
Ball Mill25 kHP
Ball Mill25 kHP
6Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
OperaciónOperación
Eficiencia.
7Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
OperaciónOperación
Voltaje y corriente de salida.
8Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
OperaciónOperación
Operación normal.
9Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
OperaciónOperación
Falla de conmutación.
10Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
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OperaciónOperación
Potencia de entrada.
11Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
OperaciónOperación
Corriente de entrada de un cicloconversor de 12 pulsos que acciona un motorsincrónico 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%
12Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
Compensación pasivaCompensación pasiva
Los filtros pasivos han sido durante mucho tiempo la elección indiscutible paraatenuar contenido armónico y compensación de potencia reactiva en convertidoresestáticos.estáticos.
220 kV / 50 Hz 5370 MVA SC
1x220 kV
220/23 kV60 MVA 9%
Flint102 km
CARACTERÍSTICAS NOMINALES Y DE DISEÑO DE FILTROS 60 MVA 9%
x3 PASIVOS UTILIZADOS
ID Orden sintonía h
Potencia Reactiva
[MVAr]
Resistencia de amortiguamiento
[Ω]
Factor de calidad de
reactorPF-02 2 6 500 35PF-03 3 4 500 30PF-04 4 2 500 25PF-05 5 2 500 20PF-07 6 2 500 17PF 11 11 4 100 15
PF-02 PF-03 PF-04 PF-05 PF-07 PF-11 PF-17 PF-36SAG Mill30 kHP
PF-11 11 4 100 15PF-17 17 2 30 12PF-36 36 2 100 8
13Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
Compensación pasivaCompensación pasiva
Impedancia equivalente del sistema y del set de filtros pasivos en 23 kV.
14Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
Compensación pasivaCompensación pasiva
La efectividad de los filtros pasivos es estimada con el factor de atenuación.
I ZSh PFh
Lh Sh PFh
I ZI Z Z
El f t d t ió t l lifi ió d t id ó i d b jEl factor de atenuación muestra la amplificación de contenido armónico de bajafrecuencia (resonancia paralela).
15Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
Compensación pasivaCompensación pasiva
Simulación del cicloconversor considerando la conexión del set de filtros pasivos.
Vs.
DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DE ENTRADA DEL CICLOCONVERSOR
THD caract. 9.2%THD no caract. 9.1%
DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DEL SISTEMA CON FILTROS PASIVOS
THD caract. 4.3%THD no caract. 9.7%
THD total 12.9%THD total 10.6%
16Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
Compensación pasivaCompensación pasiva
17Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
Compensación activaCompensación activa
Propuesta de compensación.
Filtros pasivos compensan potencia reactiva ycorrientes armónicas sobre 100 Hz.
Filt ti i t ó i f 6fFiltro activo compensa corrientes armónicas f1-6fo yf1+6fo que se encuentran próximas a la componentefundamental.
18Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
Compensación activaCompensación activa
Corriente del sistema.
DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DEL
Vs.
DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DEL SISTEMA CON FILTROS PASIVOS Y COMPENSACIÓN
ACTIVATHD caract. 4.3%
THD no caract. 4.2%
DISTORSIÓN ARMÓNICA DE LA CORRIENTE DE ENTRADA DEL CICLOCONVERSOR
THD caract. 9.2%THD no caract. 9.1%
THD l 12 9%THD total 6.0% THD total 12.9%
19Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
para Aplicaciones en Mineríapara Aplicaciones en Minería
ConclusionesConclusiones
Los accionamientos de velocidad variable permiten que el motor trabajeen un punto de operación deseado eliminando elementos poco eficientes.
La tendencia actual indica que el uso de accionamientos de velocidadvariable es una alternativa más económica debido al ahorro energéticologrado durante su vida útil.g
Los inconvenientes que surgen con la utilización de cicloconversores sonresueltos de manera efectiva utilizando filtros pasivos/activos.
20Compensación de Cicloconversores de PotenciaCompensación de Cicloconversores de Potencia
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Luis Morán T (PhD)Luis Morán T (PhD)Luis Morán T. (PhD)Luis Morán T. (PhD)
Departamento de Ingeniería EléctricaDepartamento de Ingeniería EléctricaUniversidad de ConcepciónUniversidad de ConcepciónCasilla 160 Casilla 160 –– C, Concepción C, Concepción -- ChileChileT léf 56T léf 56 4141 203514 F 56203514 F 56 4141 246999246999
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Teléfono 56Teléfono 56--4141--203514; Fax: 56203514; Fax: 56--4141--246999246999Email [email protected] [email protected]
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