Las cargas modernas de baja tensión (≤ 1 kV aprox.) —variadores de velocidad, hornos de arco, máquinas de soldadura, SAI, inversores fotovoltaicos— presentan una demanda de reactiva que fluctúa con rapidez y, a menudo, inyecta armónicos al mismo tiempo. Los bancos de condensadores fijos no pueden seguir ese ritmo. La corrección activa del factor de potencia (PFC) y la compensación dinámica de reactiva, basadas en convertidores de fuente de tensión, cubren precisamente esa carencia.
PFC activo: cancelar la corriente reactiva
El PFC activo mide en tiempo real la corriente y la tensión de carga, calcula la compensación necesaria e inyecta una corriente reactiva en oposición de fase mediante un inversor IGBT controlado por PWM. El resultado: la red solo ve la componente activa fundamental. Los componentes clave incluyen un inversor de fuente de tensión basado en IGBT, condensadores de bus de continua y un controlador DSP/FPGA. Ventajas frente al PFC pasivo: respuesta en milisegundos, ausencia de sobrecompensación (no lleva el factor de potencia a valores en adelanto) y capacidad de operar junto a cargas con armónicos.
Compensación dinámica de reactiva: SVG
El Generador Estático de Var (SVG) proporciona un soporte dinámico y continuo de reactiva. Al controlar la amplitud y la fase de su salida de alterna, inyecta o absorbe corriente reactiva en < 1 ms, mientras que la conmutación por escalones de bancos de condensadores requiere > 20 ms. Mantiene el factor de potencia por encima de 0,99 (frente a un banco escalonado que deriva entre 0,8 y 0,95), suprime el parpadeo de tensión causado por cargas de choque y da soporte a la barra durante las fluctuaciones de carga.
Pasivo vs activo: la compensación de ingeniería
Comparación de un vistazo:
| Característica | Pasivo (banco de condensadores) | Activo (SVG / AHF) |
|---|---|---|
| Velocidad de respuesta | Lenta (segundos / > 20 ms) | Rápida (< 1 ms) |
| Gestión de armónicos | Falla / posible resonancia | Compensa / suprime |
| Sobrecompensación | Sí (riesgo de FP en adelanto) | No (adaptativo) |
| Mantenimiento | Bajo (pasivo) | Mayor (disipación, firmware) |
| Coste | Bajo | Mayor |
Para cargas estables, predecibles y con pocos armónicos, un banco de condensadores desintonizado es suficiente. Para cargas rápidas y ricas en armónicos —fábricas con variadores, centros de datos, lado de baja tensión de renovables— la compensación activa es la opción de ingeniería correcta.
Escenarios típicos de aplicación en baja tensión
Fábricas con muchos variadores
Los hornos de arco y las máquinas de soldadura provocan fluctuaciones rápidas del factor de potencia; el SVG estabiliza la barra y el AHF elimina los armónicos.
Centros de datos
Los SAI y las granjas de servidores hacen oscilar el factor de potencia entre 0,8 y 0,9; el PFC activo lo mantiene por encima de 0,95.
Lado de baja tensión de renovables
Los inversores fotovoltaicos pueden dejar el factor de potencia en adelanto con baja generación; el SVG inyecta reactiva en retraso para mantener el FP objetivo.
El núcleo del convertidor: IGBT frente a SiC
Tanto el AHF como el SVG están limitados por sus conmutadores de potencia. Los IGBT estándar tienen una temperatura de unión nominal de unos 150 °C y frecuencias de conmutación normalmente inferiores a 20 kHz. Los MOSFET de SiC elevan ese techo: el carburo de silicio es un material de banda prohibida ancha (3,26 eV de banda prohibida, frente a 1,12 eV del silicio), tolera unos 200 °C, alcanza frecuencias de conmutación de 2 a 3 veces las del IGBT y reduce las pérdidas de conmutación en torno al 50 %, con la consiguiente mejora de eficiencia del 1 % al 3 %. La plataforma de AHF/SVG de baja tensión de CHITEK se construye precisamente sobre esta evolución de IGBT a SiC.
Lista de verificación de despliegue
- Mida la demanda de reactiva y el THDi a lo largo de un ciclo de trabajo completo.
- Dimensione según la peor fluctuación y reserve un margen del 10 % al 20 %.
- Instale en el punto de conexión común (PCC) de baja tensión / barra de carga o cerca de él.
- Desintonice cualquier banco de condensadores que se conserve para evitar la resonancia LC.
- Integre con el sistema de control de la instalación (PMS/EMS).
Conclusión
El PFC activo y la compensación dinámica con SVG sustituyen los bancos de condensadores escalonados y propensos a la resonancia por una corrección adaptativa de milisegundos, imprescindible allí donde las cargas de baja tensión fluctúan y se distorsionan a la vez.
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