La restauración dinámica de voltaje ( DVR ) es un método para superar las caídas y subidas de voltaje que ocurren en la distribución de energía eléctrica . [1] [2] [3] Estos son un problema porque los picos consumen energía y las caídas reducen la eficiencia de algunos dispositivos. La DVR ahorra energía a través de inyecciones de voltaje que pueden afectar la fase y la forma de onda de la energía que se suministra. [3]
Los dispositivos utilizados para DVR incluyen dispositivos de var estáticos , que son dispositivos de compensación en serie que utilizan convertidores de fuente de voltaje (VSC). El primer sistema de este tipo en América del Norte se instaló en 1996: un sistema de 12,47 kV ubicado en Anderson, Carolina del Sur .
El principio básico de la restauración dinámica de voltaje es inyectar un voltaje de la magnitud y frecuencia necesarias para restaurar el voltaje del lado de carga a la amplitud y forma de onda deseadas, incluso cuando el voltaje de la fuente está desequilibrado o distorsionado. Generalmente, los dispositivos para la restauración dinámica de voltaje emplean tiristores de apagado por compuerta (GTO), interruptores electrónicos de potencia de estado sólido en una estructura de inversor modulada por ancho de pulso (PWM). El DVR puede generar o absorber potencia reactiva y real controlable de forma independiente en el lado de carga. En otras palabras, el DVR es un convertidor de potencia de conmutación de CC a CA de estado sólido que inyecta un conjunto de voltajes de salida de CA trifásicos en serie y sincronicidad con los voltajes de la línea de distribución y transmisión .
La fuente de voltaje inyectado es el proceso de conmutación para la demanda de potencia reactiva y una fuente de energía para la demanda de potencia real . La fuente de energía puede variar según el diseño y el fabricante del DVR, pero con frecuencia se utilizan capacitores y baterías de CC extraídos de la línea a través de un rectificador . La fuente de energía generalmente se conecta al DVR a través de su terminal de entrada de CC.
La amplitud y el ángulo de fase de los voltajes inyectados son variables, lo que permite controlar el intercambio de potencia real y reactiva entre el restaurador de voltaje dinámico y el sistema de distribución. Como el intercambio de potencia reactiva entre el DVR y el sistema de distribución es generado internamente por el DVR sin los componentes reactivos pasivos de CA. [4]
Los DVR utilizan un enfoque técnicamente similar al que utilizan los sistemas de capacidad de tolerancia a bajo voltaje (LVRT) en los generadores de turbinas eólicas. Las características de respuesta dinámica, en particular para los DVR alimentados por la línea, son similares a las de las turbinas mitigadas con LVRT. Las pérdidas de conducción en ambos tipos de dispositivos suelen minimizarse mediante el uso de tecnología de tiristores conmutados por compuerta integrada (IGCT) en los inversores. [5] [6]
En la práctica, los sistemas DVR pueden inyectar hasta el 50 % del voltaje nominal, pero solo durante un breve período (hasta 0,1 segundos). Sin embargo, la mayoría de las caídas de voltaje son mucho menores al 50 %, por lo que esto no suele ser un problema.
Los DVR también pueden mitigar los efectos dañinos de las subidas de tensión, el desequilibrio de tensión y otras distorsiones de la forma de onda. [7]
Los DVR pueden proporcionar buenas soluciones para los usuarios finales que sufren perturbaciones no deseadas en la calidad de la energía . Sin embargo, por lo general no se utilizan en sistemas que están sujetos a deficiencias prolongadas de potencia reactiva (que dan lugar a condiciones de bajo voltaje) y en sistemas que son vulnerables a caídas de voltaje. Debido a que los DVR mantienen una tensión de suministro adecuada, en los sistemas en los que hay condiciones de voltaje incipientes, en realidad hacen que las caídas sean más difíciles de prevenir e incluso pueden provocar interrupciones en cascada.
Por lo tanto, al aplicar DVR, es fundamental tener en cuenta la naturaleza de la carga cuyo suministro de tensión se pretende asegurar, así como el sistema de transmisión que debe tolerar el cambio en la respuesta de tensión de la carga. Puede ser necesario proporcionar fuentes de suministro reactivas rápidas locales para proteger el sistema, incluido el DVR, de caídas de tensión e interrupciones en cascada.
La contraparte del SSSC es el regulador de voltaje dinámico (DVR). Aunque ambos se utilizan para compensar caídas de voltaje en serie , sus principios operativos difieren entre sí. [8] El compensador en serie síncrono estático inyecta un voltaje de equilibrio en serie con la línea de transmisión. Por otro lado, el DVR compensa el desequilibrio en el voltaje de suministro de diferentes fases. Además, los DVR generalmente se instalan en un alimentador crítico que suministra la potencia activa a través del almacenamiento de energía de CC y la potencia reactiva requerida se genera internamente sin ningún medio de almacenamiento de CC.