Transformadores de aislamiento multipulso para variadores de frecuencia (VFD): Cancelación de armónicos

Topologías de desfase secundario para rectificadores de 12, 18 y 24 pulsos (estrella-triángulo con desfase de 15° o 30°), mitigación de THDi < 5% según IEEE 519

1. Mitigación de armónicos en variadores VFD de media tensión

Los grandes motores de media tensión producen intensas corrientes armónicas que provocan distorsión de la tensión de la red y sobrecalentamiento. Los transformadores desfasadores de pulsos múltiples eliminan estos armónicos mediante interferencias destructivas.

2. Matriz de cancelación de armónicos y cambio de fase de pulsos múltiples

Configuración del rectificador	Ángulo de cambio de fase (θ)	Órdenes Armónicas Canceladas	Armónicos residuales	Cumplimiento de IEEE 519
6-Pulso (Estándar)	0° (Secundario único)	Ninguno	5th, 7th, 11th, 13th	Requiere filtro de armónicos activo
12-Pulso	30° (Delta + Estrella)	5th, 7th	11th, 13th, 23rd, 25th	THD-I ∼ 8.5% - 12.0%
18-Pulso	20° (+20°, 0°, -20°)	5th, 7th, 11th, 13th	17th, 19th, 35th, 37th	THD-I ∼ 5.0% - 6.5%
24-Pulso	15° (+22.5°, +7.5°, -7.5°, -22.5°)	5th, 7th, 11th, 13th, 17th, 19th	23rd, 25th	THD-I < 3.5% (Cumplimiento total)

3. Formulación del ángulo de cambio de fase

Para un sistema rectificador de pulsos m alimentado por conjuntos de devanados secundarios k:

θ_shift = (60°) / (k) = (360°) / (m)

Las frecuencias armónicas canceladas en el lado primario son las siguientes:

h = n · m ± 1 (n = 1, 2, 3, …)

4. Tensión de aislamiento del variador y voltaje de modo común

Los transformadores VFD deben incorporar blindajes electrostáticos entre HV y los devanados secundarios para impedir que los voltajes capacitivos de modo común lleguen a la red pública.

*Referencia: IEEE 519-2022; IEC 61800-3:2017; IEEE Std C57.18.10.*