Contribuciones al diseño del patrón nacional de potencia eléctrica en condiciones no sinusoidales

Abstract

Esta tesis tiene como objetivo el desarrollo de un sistema digital de medida de potencia eléctrica en condiciones no sinusoidales de primer nivel metrológico para su utilización como patrón primario en el Centro Español de Metrología. Para abordar los retos asociados, el trabajo se divide en dos objetivos generales: la caracterización y compensación de los errores sistemáticos del sistema, y el desarrollo de un sistema versátil capaz de adaptarse a las condiciones óptimas de medición mediante estrategias de muestreo y equipamiento flexibles. Estos objetivos generales se han concretado en una serie de objetivos específicos: • Diseño de una arquitectura genérica que, junto con la instrumentación utilizada, ha permitido la generación de hasta seis configuraciones con sincronismos específicos. • Desarrollado de un método alternativo de análisis espectral en condiciones de muestreo asíncrono, basado en redes neuronales, denominado Multiharmonic Artificial Neural Network Fitting Method, MANNFM, rigurosamente definido y caracterizado, tanto en precisión como en convergencia. • Análisis y caracterización de errores sistemáticos para su compensación y validación metrológica de MANNFM mediante el Método de Monte Carlo, considerando como fuentes de incertidumbre la cuantización y el jitter. • Metrológicamente el sistema se ha comparado con otros patrones del CEM y ha participado en la comparación internacional EURAMET.EM-K5.2018. Además, ha participado en actividades y comparaciones de distintos proyectos europeos relacionados, con resultados muy satisfactorios. • Análisis detallado de las aportaciones de la incertidumbre al sistema. La incertidumbre total del sistema arroja, para desfases entre 0° y 90° y una señal sinusoidal de 53 Hz, valores entre 12 μW/VA y 24 μW/VA para tiempos de apertura de 30 μs, y entre 12 μW/VA y 17 μW/VA para tiempos de apertura de 300 μs.Para el décimo armónico, los resultados se sitúan entre 31 μW/VA y 35 μW/VA para 30 μs, y entre 12 μW/VA y 17 μW/VA para 300 μs.