Estudio comparativo de técnicas PWM de banda de histéresis para el control de corriente en filtros activos de potencia paralelos

El presente artículo evalúa el desempeño de un filtro activo empleando tres diferentes técnicas de control de corriente de banda de histéresis: banda fija, banda adaptativa y con modulación por vector espacial. En la comparación se estudian las características de cada técnica y mediante simulación se evalúa su desempeño y operación. En todos los casos se emplea la teoría pq para el cálculo de las corrientes de referencia y se emplea un controlador proporcional para regular la tensión del bus de continua. De acuerdo con los resultados, las técnicas PWM evaluadas permiten una reducción del contenido armónico de la corriente de la red de alimentación de 31 % sin compensación, a un 6 %, considerando el filtro activo de potencia. La técnica de banda adaptativa de histéresis presenta el más bajo desempeño en la reducción de armónicos en las corrientes de la red. Además, se tiene que el método de banda fija de histéresis es el más recomendado para aplicaciones de filtros paralelo debido a que posee una estructura más simple que permite su implementación. Los resultados tambien muestran que la técnica de banda adaptativa de histéresis es la que presenta mayor reducción en las variaciones de la frecuencia de conmutación, requiriendo mayor número de operaciones, ya que requiere calcular el ancho de banda en cada iteración. Mientras que la técnica de modulación por vector espacial y banda de histéresis presenta frecuencias de conmutación altamente variables y mayor complejidad en su implementación.

Abstract

This paper evaluates the performance of an active power filter using three hysteresis band current control techniques: fixed-band, adaptive-band, and Space Vector Modulation. The characteristics of each method, along with their behaviour under different operating conditions, are studied by means of time domain simulations. The pq theory is used in all the cases to calculate the current reference, and a proportional controller is implemented to regulate the voltage in the dc bus. Based on the results, the PWM techniques evaluated in this work enable a reduction in the harmonic content of the supply grid currents that ranges from 31% without compensation to 6% after the active power filter is connected. The adaptive hysteresis band method exhibited the worst performance in the elimination of harmonics in grid currents; furthermore, it presented the largest reduction of variations in the switching frequency and requires more calculation time because the band width must be computed at each iteration. In turn, the fixed hysteresis band alternative is the most widely recommended for applications that involve parallel filters because it has a simpler structure that enables its implementation. Finally, the technique that combines space vector modulation and hysteresis band current control produced highly-variable switching frequencies and a more complex implementation.