Estimación precisa de componentes armónicos y no armónicos en sistemas eléctricos mediante la transformada numérica de Laplace y Vector Fitting

Abstract

El análisis y la estimación de contenido armónico y no armónico en sistemas eléctricos de potencia desempeñan un papel importante tanto en el cumplimiento de estándares como en la seguridad del sistema. Esta tesis presenta una metodología para estimar con precisión componentes armónicos y no armónicos (subarmónicos, interarmónicos, supraharmónicos y/o exponenciales) mediante la Transformada Numérica de Laplace (TNL) y Vector Fitting (VF). La metodología propuesta consiste en añadir la magnitud y fase de una base armónica conocida a las señales bajo estudio, con el fin de asegurar que VF converja a dicha base armónica. Posteriormente, en la etapa de cálculo de parámetros, se sustraen los componentes añadidos para obtener la estimación armónica deseada de las señales. Los componentes no armónicos son aquellos a los que VF converge pero que no forman parte de la base agregada. La metodología se demuestra en dos casos de prueba: (1) señales sintéticas que contienen tanto componentes armónicos como no armónicos, a las cuales se les estimaron exitosamente 1, 50 y 1000 armónicos, además se evalúa el desempeño de la metodología con esta misma señal bajo condiciones de ruido. Y (2) la simulación de un controlador de motor de inducción para estimar 50 armónicos sobre una ventana de tiempo y 100 armónicos en una ventana deslizante, lo que le da el potencial de aplicaciones online. Los resultados muestran que esta metodología puede descomponer completamente una señal en componentes armónicos y no armónicos con un alto grado de precisión.