Patente nacional por "Método de corrección y equilibrado de corrientes de suministro eléctrico y microfiltro activo adaptativo que implementa dicho método de corrección"

Reivindicaciones:
+ ES-2958907_A11.- Método de corrección y equilibrado de corrientes de suministro eléctrico, en el que existe un punto de conexión común (p.c.c.) del que se obtiene el suministro a la instalación, disponiendo para ello de un bloque de control que obtiene valores de las corrientes suministradas en cada fase, y un bloque inversor con fuente de voltaje (VSI) que se implementa utilizando un puente trifásico de tres ramas, caracterizado porque dicho método comprende: La detección de señales instantáneas de referencia de la red en la instalación de modo continuo; La determinación en dichas señales de referencia, de las corrientes ineficientes en cada instante, incluyéndose entre ellas: • Desfases • Asimetrías • Distorsiones • Armónicos la aplicación de un algoritmo de corrección de una o más de dichas corrientes ineficientes; y El suministro a la red de las corrientes de compensación determinadas por dicho algoritmo de corrección. 2.- Método, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende el control presenta alternativas diferenciadas para la selección de las corrientes de referencia y para las acciones de compensación. 3.- Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por comprender también una corrección óptima en condiciones de saturación de corriente. 4.- Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por comprende la aplicación de unas tensiones de compensación en las salidas de alterna del microfiltro (va, vb, vc) enfrentadas a las tensiones de línea, que generan las derivadas de la corriente de referencia, cumpliendo con la ecuación y sus equivalentes correspondientes a las otras dos fases B y C. 5.- Método, según la reivindicación 4, caracterizado por comprender además el cálculo de las tensiones de referencia que utiliza el modulador SVPWM para la generación de las señales de disparo del puente inversor. 6.- Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el lazo de regulación de corriente tiene además una componente de mantenimiento del bus DC, calculada a partir de un lazo de regulación de tensión. 7.- Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que incluye la sincronización de red basado en filtros generalizados de segundo orden (SOGI) a partir de los cuales se calcula el ángulo de la componente fundamental de tensión realizándose la descomposición de las corrientes de carga y sincronizando las corrientes de referencia. 8.- Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que incluye un algoritmo de optimización de las corrientes bajo condiciones de saturación. 9.- Método, según la reivindicación 8, caracterizado por comprender un proceso de escalado de las corrientes con un perceptrón multicapa y un algoritmo de retropropagación del error. 10.- Método, según la reivindicación 9, caracterizado por comprender además el almacenamiento en un módulo de memoria de los resultados óptimos obtenidos en función de las condiciones de operación en condiciones de saturación. 11.- Método, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por incluir: • la descomposición de las corrientes en sus componentes; • una vez determinadas las fases y las amplitudes de cada componente, reconstrucción de la corriente total de referencia como la suma de todas las corrientes con escalas a valor unitario; • comprobación de si la corriente de referencia ideal (IriABC) excede la corriente instantánea del filtro; • en caso en que la corriente de referencia no exceda la corriente instantánea del filtro, paso directo como referencias al control de corriente del microfiltro; • en caso de que la corriente de referencia exceda la corriente instantánea del filtro, siendo un estado de saturación, obtención de factores de escalado memorizados en la red neuronal y paso corregido al control de corriente del microfiltro • iteración del algoritmo de búsqueda de la composición de corriente óptima 12.- Método, según la reivindicación 11, caracterizado por que la búsqueda de los factores de escala de las ineficiencias se realiza mediante una búsqueda iterativa en árbol, calculándose las soluciones candidatas para la corriente según distintos criterios, eligiéndose la óptima de entre ellas. 13.- Método, según la reivindicación 11, caracterizado por que en escalado sin prioridad, se parte de las corrientes de referencia ideales y se realiza un proceso iterativo, multiplicándose la amplitud de la componente n en cada iteración por un factor Fx, seleccionándose de las posibles soluciones aquella que habiendo reducido más el exceso de corriente, maximice el área bajo la curva, es decir, la que más potencia posea, hasta que la corriente pico alcanza el valor de la corriente nominal del microfiltro 14.- Método, según la reivindicación 13, caracterizado porque la solución elegida en cada paso viene determinada por las siguientes condiciones: • Min (|Ipico-Imax|) , la diferencia entre la corriente pico de la señal y la corriente nominal del filtro es mínima • Max (Potencia de la señal) , la potencia de la señal debe ser máxima Seleccionándose la solución que cumpla ambas condiciones, eligiéndose en primer orden la maximización de la potencia, y expandiéndose el árbol hasta que se cumpla Ipico<= Imax. 15.- Método, según la reivindicación 11, caracterizado por que en escalado con prioridad, se considera la mejor solución aquella que incluye más porcentaje de la componente prioritaria. 16.- Método, según la reivindicación 15, caracterizado por que se realiza una búsqueda que se inicia tomando solo la o las componentes prioritarias, y se escala su amplitud hasta encontrar un valor valido que cumpla el criterio de parada, en la que la corriente máxima de la señal a compensar sea menor o igual que la corriente nominal del microfiltro. 17.- Método, según la reivindicación 16, caracterizado por que se realiza además una evaluación de orden n=2, y se comprueba si alguna de las soluciones encontradas reduce la corriente pico, y en tal caso tomar dicha solución y volver a optimizar la ineficiencia preferente, e iterar en los sucesivos órdenes de prioridad hasta que no existan más componentes a optimizar o que la mejora de una solución en la iteración anterior respecto de la iteración actual sea menor que un umbral de mejora. 18.- Método, según cualquiera de las reivindicaciones 16 y 17, caracterizado por que incluye la verificación de si se debe reentrenar la red, para lo cual se compara la solución encontrada mediante el algoritmo de optimización con la solución dada por la red neuronal, calculando el error cuadrático medio, reentrenándose la red con una nueva solución si dicho error es mayor que una tolerancia predeterminada 19.- Microfiltro activo adaptativo que implementa el método de corrección de corrientes de suministro eléctrico de la reivindicación 1, caracterizado por comprender: • un bloque inversor con fuente de voltaje (VSI) que se implementa utilizando un puente trifásico de tres ramas; • una conexión al cable de neutro mediante el que es posible el flujo de componentes de corriente de secuencia cero • una conexión a la red eléctrica en un punto de conexión común (p.c.c.) mediante inductancias de filtrado de las componentes armónicas de alta frecuencia producidas por la conmutación de los transistores del bloque VSI • una conexión de obtención de señales de referencia; • un bloque de control con un circuito adaptado para el análisis de tensiones y corrientes medidas, la obtención de los valores de las corrientes ineficientes, la obtención de factores de escalado en el caso de corrientes saturadas. • Un dispositivo de control de corriente, de generación de las corrientes de filtrado en el bloque inversor VSI. 20.- Microfiltro activo adaptativo, según la reivindicación 19, caracterizado por que el bloque de control incluye un módulo de almacenamiento de información de las soluciones óptimas almacenadas en función de diferentes condiciones de operación. 21.- Microfiltro activo adaptativo, según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 20, caracterizado por que el bloque de control incluye una unidad de proceso y cálculo de las corrientes de referencia que deben inyectarse en función de las diferentes condiciones de operación. 22.- Microfiltro activo adaptativo, según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizado por que incluye medios de corrección de: • desfase entre tensión e intensidad o corriente • asimetría entre fases • distorsión. De forma independiente o conjuntamente. 23.- Microfiltro activo adaptativo, según cualquiera de la reivindicaciones 19 a 22, caracterizado por incluir además medios de compensación óptima en condiciones de saturación de corriente.

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G05F 1/00 - H02J 3/01 - H02J 3/18 - H02M 1/14

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+ ES-2958907_A1 Método de corrección y equilibrado de corrientes de suministro eléctrico y microfiltro activo adaptativo que implementa dicho método de corrección Sector técn ico La presente invención tiene por objeto un método de corrección y equilibrado de las corrientes de suministro eléctrico y de regulación de las corrientes ineficientes, normalmente en una red de alimentación trifásica, que es capaz de corregir en tiempo real los desequilibrios entre las distintas fases y los desfases entre la tensión y la intensidad, extendiéndose también al alcance de la invención a un microfiltro activo adaptativo que realiza dicha corrección y equilibrado. Si bien el método y dispositivo propuestos se aplican fundamentalmente a alimentación trifásica, el funcionamiento también es óptimo cuando únicamente existe conexión entre una fase y neutro. Con el debido escalado, es aplicable a unidades de consumo doméstico, industrial, o de nodos de suministro. Estado de la técnica Es sabido que, en las unidades de consumo, tanto a nivel doméstico como en mayor medida a nivel industrial, las impedancias tienden a ser inductivas, y para que sean más o menos equilibradas se instalan unidades capacitivas que compensen los valores inductivos producidos por la instalación. El equilibrio en la instalación es fundamental para un aprovechamiento energético de la corriente recibida, evitando o minimizando la corriente reactiva, esto es, un componente de la corriente eléctrica no útil debido al desfase entre tensión e intensidad. Los desfases y los desequilibrios son, además, gravosos, por una parte, para el consumidor, porque está pagando una energía total de la que aprovecha solamente una arte, y en la que la energía reactiva se ve frecuentemente penalizada por el suministrador, y por otra para el suministrador, que ocupa una parte de sus redes de suministro con el transporte de una energía no útil, alcanzando la red el límite de transporte con una energía útil menor de la deseable, obteniendo de este modo una menor rentabilidad de la instalación y de la energía transportada. Las distorsiones, tanto en las líneas de entrada como producidas en la instalación local acentúan el desaprovechamiento energético. Para tratar de lograr un equilibrio en la instalación, se utilizan filtros activos, cuya función es la de compensar la energía que no represente una trasferencia útil de la red eléctrica a las cargas, inyectando en el sistema las corrientes no eficientes consumidas para conseguir que, desde el punto de vista del generador (la misma red eléctrica) , el conjunto formado por el filtro activo y el receptor se comporte como una carga eficiente (puramente resistiva) . No obstante, se presentan algunos problemas fundamentales, siendo uno de ellos que las instalaciones son de funcionamiento variable; cuando hay un conjunto de dispositivos de consumo (máquinas, zonas de iluminación, ...) la aparición de corrientes reactivas es variable en función de los puntos de consumo activos, toda vez que los valores, especialmente inductivos, también son variables y el exceso de valores capacitivos tampoco es una solución al problema. Dado que las cargas residenciales o comerciales a las que va destinada el microfiltro objeto de la presente invención tienen mucha variabilidad, se proporciona un sistema formado por un método de corrección y equilibrado de corrientes de suministro eléctrico, y un microfiltro activo adaptativo que realiza dicha corrección; capaz de autoajustarse rápidamente en el tiempo, incluso bajo circunstancias donde las corrientes a compensar excedan la corriente nominal del microfiltro (saturación) . Para ello, el sistema será capaz de aprender de forma autónoma el comportamiento de las cargas y encontrar las corrientes de compensación óptimas bajo todas las circunstancias sin dejar de funcionar al operar en estados de saturación de corriente. Existen dos modos de funcionamiento muy extendidos: • Modo UPF (Unity Power Factor) , o Factor de Potencia Unitario; en este modo el generador trifásico suministrará al conjunto filtro - receptor corrientes en fase y con la misma forma que las tensiones de red en el punto de conexión común (p.c.c) . • modo SRF (Sinusoidal Reference Frame) , o modo de absorción de corriente senoidal; en este modo el filtro activo no tiene en cuenta la forma de las tensiones en el p.c.c. El objetivo es que las corrientes que se consumen de la red sean senoidales y de armónico fundamental. En 2000, se definió el estándar IEEE Std. 1459 que permite definir fenómenos presentes en un sistema eléctrico como lo son: potencia útil, desfase, desequilibrio y distorsión, diferenciando entre los fenómenos provocados por el suministro eléctrico y los provocados por las cargas. El estándar define relaciones como factor de potencia y tasas de distorsión armónica, de tensión y de corriente, para su cuantificación lo cual es aplicable al análisis de equipos y redes eléctricas, para información y, en su caso, penalización al usuario por su consumo de energía no eficiente. El estándar IEEE Std. 1459 aparece en el año 2000 para sustituir las definiciones contenidas en el estándar IEEE Std. 100 [9], demostrando que las definiciones de esta última solo producen resultados correctos cuando las señales son senoidales y la carga está equilibrada. En la actualidad el desarrollo de la electrónica de estado sólido ha llevado a la proliferación de equipos que consumen corrientes con formas de onda muy distorsionadas. Es por ello que los equipos de medida basados en métodos desarrollados para señales senoidales presentan errores significantes cuando trabajan en condiciones no senoidales y desequilibradas. El estándar IEEE Std. 1459 se basa en la definición de potencia efectiva de Bucholz y en la descomposición de la misma en diferentes términos, relacionando los fenómenos físicos que producen la circulación de energía en la red eléctrica. La potencia aparente efectiva se define en la siguiente ecuación (I) : En las siguientes ecuaciones (II, III) se definen la tensión Ve y la corriente Ie efectivas: Donde £, y p se definen igual a 1. De esta forma la potencia aparente efectiva refleja de forma realista las pérdidas en el neutro por efecto de los desequilibrios. La potencia aparente debe incluir todos los fenómenos físicos que se producen en el sistema eléctrico, por ello el estándar IEEE Std. 1459 permite realizar la siguiente descomposición: Donde en una primera descomposición de la potencia aparente efectiva se puede definir como (IV) : • Potencia aparente efectiva fundamental (Sel) , que incluye los fenómenos de transferencia de energía útil, desfase y desequilibrio. • Potencia aparente efectiva armónica (Se«) , que engloba el fenómeno de la distorsión. La potencia aparente efectiva fundamental se puede separar en su componente de secuencia directa y el resto, que incluye a las secuencias inversa y homopolar, representando el fenómeno de desequilibrio o asimetría, según la siguiente ecuación (V) : La componente de secuencia directa Si engloba dos términos (VI, VII) : • La potencia activa fundamental de secuencia directa (P) , que representa el fenómeno de transferencia de energía útil. • La potencia reactiva fundamental de secuencia directa (Qf) , que representa el fenómeno de desfase. De la misma forma la potencia aparente efectiva armónica puede descomponerse en tres términos que se identifican en la siguiente ecuación: • La potencia efectiva de distorsión de corriente (Del) . • La potencia efectiva de distorsión de tensión (DeV) . • La potencia aparente efectiva armónica (SeH) . Definiéndose, a partir de estos términos, los factores de distorsión armónica total de tensión (THDeV) y de corriente (THDeI) . Esta descomposición permite determinar las ineficiencias provocadas por las cargas conectadas en el sistema y las provocadas por las tensiones del propio sistema de distribución. De esta forma se puede cuantificar las ineficiencias generadas por el usuario y que pueden ser compensadas por el microfiltro activo. La filosofía detrás de la operación del microfiltro es la utilización de la tensión de secuencia directa en el p.c.c. como referencia para el cálculo de las corrientes de compensación del sistema. De esta forma el conjunto formado por la carga y el compensador activo, visto desde el generador, consumirá corriente senoidal en fase con la tensión de secuencia directa en el p.c.c. cumpliendo con la definición de potencia activa fundamental de secuencia directa del estándar IEEE Std. 1459. US4755738A describe un aparato para la compensación de la energía reactiva en sistemas de alimentación de corriente alterna, que evalúa separadamente la señal de la fase positiva de la corriente y la de la fase negativa de la corriente, inyectando al sistema corrientes de compensación. Sin embargo, no se evalúan en este caso otro tipo de perturbaciones o desfases por lo que la solución, siendo satisfactoria, no es óptima. LU92371B1 describe un método y medios para la compensación de armónicos en la generación de energía eléctrica, que utiliza una pluralidad de vías derivación en función del armónico encontrado a los que se aplica un filtro especialmente concebido para tal armónico. Además de que esta invención está enfocada tan solo a una pequeña parte del objeto de la invención, los medios empleados y la complejidad de este sistema hace inviable su instalación en un punto de suministro. Uno de los problemas que aparecen cuando se utilizan equipos de compensación es que estos presentan un límite físico de corriente, ya que el sistema puede estar sometido a condiciones de saturación en las que la corriente no eficiente es mayor que el valor límite de la corriente del equipo de compensación, por lo cual es deseable que la potencia disponible se emplee en la compensación de aquellas ineficiencias que causen un mayor perjuicio sobre la red eléctrica de distribución. Esta consideración debe ser tomada en cuenta para la implementación de un algoritmo capaz de determinar qué ineficiencias están presentes en la red eléctrica, cuál es la mejor forma de actuación sobre ellas y, teniendo en cuenta los recursos disponibles (uno o varios sistemas de compensación activos distribuidos) , la gestión de forma eficiente de la máxima potencia disponible en cada uno. Por todo ello, se diseña un método de compensación capaz de determinar de forma autónoma y dinámica los diferentes tipos de ineficiencias, basándose en las definiciones del estándar IEEE Std. 1459, presentes en el sistema y, a partir de un algoritmo de optimización, determinar las corrientes y sus factores de escalado que deben generarse para compensar al máximo posible las ineficiencias aprovechando la corriente nominal del microfiltro. Explicación de la invención Como se ha explicado anteriormente, la presente invención consiste en un método de corrección y equilibrado de corrientes de suministro eléctrico y microfiltro activo adaptativo que realiza dicha corrección. El microfiltro objeto de la presente invención se conecta en paralelo con la carga. Diseño y funcionamiento El microfiltro comprende un bloque inversor con fuente de voltaje (VSI) que se implementa utilizando un puente trifásico de tres ramas que normalmente utiliza transistores GaN (Nitruro de Galio) . El punto medio del bus DC está conectado al cable de neutro, para permitir el flujo de componentes de corriente de secuencia cero (que incluyen componentes armónicas de frecuencias múltiplos de 3 veces la frecuencia fundamental, desequilibrios y asimetrías) . La carga trifásica incluye cargas lineales y no lineales, equilibradas y desequilibradas. El microfiltro se conecta a la red eléctrica en un punto de conexión común (p.c.c.) mediante inductancias con la finalidad de filtrar las componentes armónicas de alta frecuencia producidas por la conmutación de los transistores del bloque VSI. El microfiltro comprende además un bloque de control que se encarga de analizar las tensiones y corrientes medidas, encontrar los valores de las corrientes ineficientes y, en el caso en que estén saturadas, encontrar el valor de los factores de escalado. También se ocupa del control de corriente para generar las corrientes de filtrado en el puente de la fuente de voltaje VSI. Las corrientes de carga se miden aguas abajo del p.c.c. y los voltajes de línea a neutro se miden en el p.c.c. A partir de estas magnitudes, el controlador digital determina las corrientes ineficientes existentes en el sistema y realiza la descomposición de dichas corrientes ineficientes en cada componente de acuerdo al estándar IEEE Std. 1459. Es entonces cuando el controlador digital genera las señales de referencia de entrada al regulador de corriente e implementa el modulador para generar la corriente de compensación mediante el bloque VSI. Las corrientes de salida del filtro se miden antes de as inductancias del microfiltro. De esta forma, dichas medidas están destinadas a la regulación de las corrientes generadas, y son parte del sistema de control y modulación del bloque VSI. Como se ha comentado, el sistema que se presenta es un compensador activo mediante inversor trifásico de potencia a tres ramas y cuatro hilos. El control presenta diferentes alternativas para la elección de las corrientes de referencia y a su vez las posibles acciones de compensación: • Compensación del desfase. • Compensación de la asimetría. • Compensación de la distorsión. • Compensación de cualquier combinación de las tres. • Compensación óptima bajo circunstancias de saturación de corriente. De acuerdo a las definiciones del estándar 1459, la potencia útil de un sistema o instalación se cuantifica mediante la potencia activa fundamental de secuencia directa. Las corrientes de referencia a inyectar por el filtro activo vendrán dadas por aquellas corrientes que circulen por la instalación y que no contribuyan a dicha potencia. A continuación, se describe el proceso de obtención de las corrientes necesarias para el filtrado de las potencias ineficientes. Obtención de corrientes de referencia Midiendo las corrientes instantáneas de carga ("load" en la formulación) y las tensiones instantáneas en el punto de conexión y, aplicando la transformada discreta de Fourier para el armónico fundamental, se obtienen los armónicos fundamentales de las mismas en módulo (XI) y argumento (XII) . Donde el subíndice i representa cada una de las fases del sistema trifásico. Para la obtención de las corrientes se utilizan las mismas expresiones que en (XI) y (XII) pero sustituyendo tensiones por corrientes. A partir de las componentes fundamentales, y utilizando la transformada de Stokvis -Fortescue [9], se obtienen las componentes simétricas para las tensiones de alimentación (XIII) y las corrientes de carga (XIV) . Donde: Una vez obtenidas la tensión y corriente de secuencia directa se procede al cálculo de las potencias activa y reactiva fundamentales de secuencia directa (P1+, Q1+) como se indica en (VI) y (VII) respectivamente. Como ya se ha indicado, el fenómeno de desfase se cuantifica mediante la potencia reactiva fundamental de secuencia directa (VII) y se identifica mediante la corriente reactiva fundamental de secuencia directa, como se expresa en (XV) . Tomando esta corriente en su forma temporal (XVI) como corriente de referencia para la fase A (considerando configuración trifásica) del filtro activo, será posible realizar la compensación del desfase de la corriente del armónico fundamental con respecto a la referencia de la tensión fundamental de secuencia directa. De esta forma el filtro activo de potencia liberará de esta carga a la red eléctrica. Para las fases B y C habría que añadir el desfase correspondiente (-120° y +120°) . En adelante se muestran las expresiones para la fase A teniendo en cuenta que son equivalentes para las fases B y C. Para la compensación del fenómeno de asimetría es necesario realizar un ejercicio de identificación y cuantificación. A partir de (V) , es posible determinar la potencia debida a las asimetrías o desequilibrios mediante la ecuación (XVII) . S2U1 = s 2e1 - ( s ; ) 2 Por lo tanto, la corriente que cuantifica el fenómeno del desequilibrio puede obtenerse como la diferencia entre la corriente efectiva fundamental y la corriente efectiva fundamental de secuencia directa fundamental (XVIII) , es decir la corriente compuesta por la fundamental de secuencias inversa y cero. La expresión temporal de la corriente de referencia de la fase A se expone en (IXX) . Compensación del fenómeno de distorsión Una vez identificados los términos de desfase y asimetría, es posible también obtener la corriente que identifica al fenómeno de la distorsión. El fenómeno de la distorsión viene representado por todas las componentes armónicas de corriente diferentes a la fundamental. Por ello se puede cuantificar mediante la separación de estas corrientes del término global de la corriente de carga. Es decir, es la diferencia entre la corriente efectiva y la corriente efectiva fundamental (XX) . La ecuación (XXI) define la corriente que debe generar el microfiltro activo para la compensación global de la distorsión. Con la finalidad de aprovechar al máximo la corriente máxima del microfiltro se realiza un paso extra de descomposición mediante la transformada discreta de Fourier para la obtención de las componentes armónicas de la corriente. Dado que las componentes armónicas, de acuerdo a su secuencia y fase, pueden contribuir a disminuir la amplitud de la corriente de referencia, la obtención de las componentes individuales ayudará a que el algoritmo de optimización pueda encontrar la ombinación de componentes y escalas que permita aprovechar al máximo la corriente nominal del equipo (XXII) . Con n indicando las componentes armónicas de la corriente de carga y k el escalado de cada una de las componentes individuales. De esta forma se realizará una compensación selectiva de componentes armónicas de acuerdo con la conveniencia de su compensación para optimizar la corriente de compensación disponible en los microfiltros gobernados. Mediante la combinación de las corrientes de referencia definidas anteriormente es posible seleccionar el fenómeno o fenómenos a compensar, pudiéndose seleccionar cualquier combinación. Debe tomarse en cuenta que el sistema eléctrico del microfiltro presenta pérdidas asociadas a factores no ideales de los componentes, por lo que la corriente de referencia tendrá una componente de consumo de corriente activa de secuencia fundamental para el mantenimiento de la tensión de operación del bus DC (XXIII) . Implementación del control del VSI A continuación, se entra en detalle en la implementación de la regulación de corriente del microfiltro, para que, dada una referencia de corriente, el bloque VSI genere las corrientes de compensación calculadas. Para ello se utiliza un control por realimentación del estado. Una vez obtenidas las corrientes de referencia se implementa el lazo de control de corriente que debe conseguir que las corrientes suministradas por el compensador sigan a las corrientes de referencia. Obteniendo la ecuación del circuito para cada una de las fases de salida del inversor. Se muestra el método propuesto para el diseño del regulador de corriente para la fase A siendo xactamente igual para las otras dos fases (B y C) con solo cambiar los subíndices correspondientes a cada fase en las siguientes expresiones. Teniendo en cuenta la ecuación del circuito de salida del VSI para la fase A (las otras dos fases son equivalentes, solo hay que sustituir los subíndices por la fase correspondiente B y C) . A partir de la ecuación de la tensión del circuito eléctrico equivalente se puede obtener la expresión (XXIV) . Definiendo el error de corriente como la diferencia entre la corriente de referencia y la corriente medida a la salida del inversor (XXV) . Se puede despejar ía (t) de (XXV) , y reescribiendo (XXIV) como la expresión en (XXVI) : Considerando frecuencias de muestreo elevadas (f_m>10kHz) , se puede decir que la variación de la derivada del error es prácticamente lineal, pudiéndose cambiar la derivada por el incremento del error, como se indica en (XXVII) : Así mismo, para altas frecuencias de conmutación (la tecnología de semiconductores de nitruro de galio permite la conmutación superiores a los 50 kHz) el rizado de corriente de salida del compensador se puede considerar lo suficientemente pequeño, y el incremento del error de corriente es prácticamente igual al error de corriente (XVIII) : La estrategia de control propuesta consiste en aplicar unas tensiones en las salidas del alterna del microfiltro (va, vb, ve) que al enfrentarse a las tensiones de línea generen las derivadas de la corriente de referencia, consiguiendo que se cumpla en todo momento la ecuación (XXIV) . Con la ecuación (XXIV) y las equivalentes para las fases B y C se calculan las tensiones de referencia que utilizará el modulador SVPWM para la generación de las señales de disparo del puente inversor. El lazo de regulación de corriente tiene además una componente de mantenimiento del bus DC, la cual es calculada a partir de un lazo de regulación de tensión como se muestra en la Figura 8. El diagrama de bloques muestra los lazos de regulación anidados y el sistema dinámico del micro inversor, así como el bloque de modulación SVPWM. El sistema está dotado de un módulo de sincronización de red basado en filtros generalizados de segundo orden (SOGI) [11] para calcular el ángulo de la componente fundamental de tensión y de esta forma poder realizar la descomposición de las corrientes de carga y lograr la sincronización de las corrientes de referencia. Algoritmo de optimización de las corrientes bajo circunstancias de saturación Cuando las corrientes ineficientes superan la corriente nominal del equipo es necesario establecer un criterio de escalado de las corrientes para evitar que el filtro inyecte corrientes saturadas con la consecuencia de generar más corrientes ineficientes. Para ello el microfiltro está dotado de un algoritmo de optimización y una red neuronal perceptrón multicapa y el algoritmo de retropropagación del error -Rumelhart, et al (1986) -para "recordar" los estados. De esta manera a lo largo del tiempo, el microfiltro va aprendiendo cual es la mejor combinación de escalado de las corrientes bajo la circunstancia de saturación. Cualquier carga eléctrica, por ejemplo una unidad residencial, está compuesta por un conjunto de dispositivos que consumen electricidad en función de su estado y régimen, si consideramos el PPC como el punto donde esas cargas suman sus corrientes de consumo, odemos asumir que existe una cantidad de estados finitos que dependerán del estado y régimen de todas las cargas de las que está compuesta la unidad residencial, por lo tanto existe la posibilidad de a lo largo del tiempo visitar todos los estados y haber optimizado todos ellos. Como la unidad residencial es susceptible de cambiar en el tiempo (se pueden eliminar, sustituir o añadir elementos) con el sistema de entrenamiento online, la red tiende a olvidar aquellos estados desechados y a recordar de mejor manera los estados actuales, por lo que se adapta a la nueva configuración de la vivienda. Breve descripción de los dibujos Con objeto de ilustrar la explicación de la invención que se describe, adjuntamos a la presente memoria descriptiva cinco hojas de dibujos, en las que en nueve figuras se representa a título de ejemplo y sin carácter limitativo la esencia de la presente invención, y en las que puede observarse lo siguiente: La figura 1 muestra un diagrama de bloques esquemático del método y del microfiltro de la invención; La figura 2 muestra una conexión genérica de un filtro activo de tres ramas y cuatro hilos; La figura 3 muestra un esquema, en diagrama de bloques, del sistema de compensación de ineficiencias, conforme a la invención; La figura 4 muestra una primera configuración del microfiltro de la invención para la conversación de cargas trifásicas de 4 hilos; La figura 5 muestra una segunda configuración del microfiltro de la invención para la conversación de cargas monofásicas de 2 hilos; La figura 6 muestra un esquema, en diagrama de bloques, del sistema de control; La figura 7 muestra un diagrama de bloques del sistema de obtención de las corrientes de referencia; La figura 8 muestra un esquema del algoritmo de optimización La figura 9 muestra un diagrama de flujo que sigue el método de optimización de las soluciones candidatas para la compensación de las ineficiencias; Funcionamiento: Las corrientes se descomponen es sus componentes siguiendo la estrategia mencionada en el subapartado correspondiente. Una vez determinadas las fases y amplitudes de cada componente, se reconstruye la corriente total de referencia, como la suma de todas las corrientes con escalas a valor unitario. Calculada la corriente de referencia ideal (IriABC) , se comprueba si dicha corriente excede la corriente instantánea del filtro. En el caso en que no exceda, las corrientes pasan directamente como referencias al control de corriente del microfiltro. Si dicha corriente excede (estado de saturación) , se obtienen los factores de escalado memorizados en la red neuronal y se pasan al control de corriente. De forma paralela, el algoritmo de búsqueda comienza a iterar para encontrar la solución óptima. Búsqueda de los factores de escala de las ineficiencias El algoritmo de optimización de las corrientes funciona mediante una búsqueda en árbol iterativa, como puede verse en la figura 8. En función de si se ha establecido prioridad o no a la mitigación de las ineficiencias D Q U, el proceso de optimización calcula las soluciones candidatas con criterios distintos. En la figura 9 se muestra el flujo para obtener las soluciones candidatas. Búsqueda sin prioridad En el escalado sin prioridad, partiendo de las corrientes de referencia calculadas en el aparatado III- A, es decir las corrientes ideales, en cada iteración, se multiplica la amplitud de la componente n por un factor Fx (e.g. 0.99) . De las N posibles soluciones, se elige aquella que habiendo reducido más el exceso de corriente, maximice el área bajo la curva, es decir, la que más potencia posea. De esta manera el criterio de escalado corresponde con el máximo aprovechamiento de la potencia nominal del microfiltro sin exceder su corriente nominal. Este proceso, se repite de forma iterativa hasta que la corriente pico alcanza el valor de la corriente nominal del microfiltro. Por lo que la solución elegida en cada paso viene determinada por las siguientes condiciones: A) Min (|Ipico-Imax|) , la diferencia entre la corriente pico de la señal y la corriente nominal del filtro debe ser mínima B) Max (Potencia de la señal) , la potencia de la señal debe ser máxima (ecuación XXIX) . Se elige la solución que cumpla ambas condiciones, eligiendo en primer orden la maximización de la potencia, y se sigue expandiendo el árbol hasta que se cumpla Ipico<= Imax. b) Búsqueda con prioridad En el escalado por prioridad la mejor solución es aquella que incluya más porcentaje de la componente prioritaria. La búsqueda comienza tomando solo la o las componentes prioritarias. A continuación, se escala su amplitud hasta encontrar un valor valido que cumple el criterio de parada, es ecir encontrar una solución donde la corriente máxima de la señal a compensar sea menor o igual que la corriente nominal del microfiltro. Seguidamente tomar como inicio para evaluar la inclusión de las ineficiencias prioritarias de orden n =2 y ver si alguna solución reduce la corriente pico, si es así tomar dicha solución y volver a optimizar la ineficiencia preferente, iterar en los órdenes de prioridad hasta que no existan más componentes a optimizar o que la mejora de una solución en la iteración anterior respecto de la iteración actual sea menor que un umbral de mejora. (solución nueva - solución anterior|< 0.01) Finalmente, para ver si se debe reentrenar la red, se compara la solución encontrada mediante el algoritmo de optimización con la solución dada por la red neuronal, calculando el error cuadrático medio, si dicho error es mayor que una tolerancia, se reentrena la red con la nueva solución.

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ES2958907 (16/02/2024) - A1 Solicitud de patente con informe sobre el estado de la técnica
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