Studio e simulazione di convertitore AC/DC/AC per trasmissione di potenza in corrente continua

Gran parte delle infrastrutture di trasmissione e distribuzione di energia elettrica opera in corrente alternata, per agevolare i passaggi di tensione mediante i trasformatori. Tuttavia, vi sono alcune applicazioni in cui risulta più conveniente l’esercizio in corrente continua, ad esempio nei cavi sottomarini in alta tensione, dei quali alcuni vantaggi sono: un risparmio di materiali conduttori, la risoluzione dei problemi legati alle elevate reattanze capacitive e alla vicinanza delle fasi, una migliore stabilità della rete. Per connettere il segmento al resto della rete si necessita, quindi, di un sistema di convertitori che permetta il passaggio da AC a DC e ancora ad AC. Nel presente elaborato viene dunque trattato il convertitore trifase controllato a ponte, a 6 e 12 impulsi; vengono analizzate le caratteristiche di tensione e corrente, il loro contenuto armonico, le potenze relative, i fattori di distorsione e quindi l’efficienza del sistema. Lo stesso convertitore è posto in ambedue i terminali della linea in continua, la quale deve permettere il flusso di potenza in entrambi i sensi, e può dunque funzionare sia come raddrizzatore che come alternatore, agendo opportunamente sull’angolo di fase del gate dei diodi. La linea è rappresentata da una serie R-L, dove R è semplicemente la resistenza dei conduttori, mentre L può comprendere induttanze aggiuntive poste lungo la rete che agiscono da filtro per le armoniche, migliorando le prestazioni del sistema. La trattazione avviene sulla scorta di simulazioni numeriche mediante i programmi PLECS e PSIM, i quali permettono agevolmente di visionare gli andamenti delle grandezze, di rilevarne valori medi ed efficaci, di determinare le potenze, di scomporre il contenuto armonico, e altro ancora. Tutti i risultati partono dall’ipotesi che i componenti siano ideali, dai diodi ai generatori di tensione.