Normalmente las redes de distribución modernas conviven con grandes cantidades de cargas no lineales, que incrementan la aparición de armónicas de corriente y producen serias dificultades en la operación de dichas redes (distorsión de tensiones, presencia de ruido electroacústico, calentamiento de cables, quemazón de transformadores, operación indebida de protecciones, etc.).

Por la naturaleza de algunos procesos industriales, las cargas no lineales tienen regímenes de cargas variables y no homogéneas, y su estimación es dificultosa.

Generalmente, para la compensación de corrientes armónicas, se aplican filtros del tipo estático, conformados por componentes discretos, dimensionados para armónicas de frecuencias de sintonía fijas, lo que requiere algún proceso estadístico en su dimensionamiento. También su costo limita muchas veces su aplicación a redes de Baja Tensión.

Desde fines de la década de los 80, se vienen desarrollando tanto en Chile como en otros países sistemas de filtros “activos”, los que, en base a la corriente medida en las cargas no lineales, permiten inyectar corrientes con otras armónicas convenientemente adaptadas (en fase, amplitud y frecuencia), conformando finalmente corrientes cuasi senoidales desde el punto de vista de la red. En este artículo, revisaremos algunas características de los filtros activos y su aplicación en casos industriales.

En el esquema tradicional de filtro activo (que se grafica en la Figura 1), se mide la corriente que solicita la carga no lineal, se determina la diferencia instantánea de esta corriente respecto de la corriente senoidal fundamental, y se inyecta dicha diferencia en la línea, por medio de un drive de electrónica de potencia, de forma que la suma de la corriente original más la corriente de compensación sea la senoidal pura (aproximadamente) desde el punto de vista de la red.

La compensación dinámica del filtro activo es de tal rapidez, que normalmente las variaciones de carga y de contenido armónico de las cargas no lineales no se ven afectadas por dicha variación.

Existen varias formas de lograr la inyección de la corriente de compensación. Por lo general, y como se observa en la Figura 2, esta se hace de forma individual por fase, dado que podrían existir asimetrías entre ellas. Para determinar el valor de la corriente exacta (en valor instantáneo, amplitud y fase), se recurre a la medición de la corriente de la carga no lineal, su transformación a un set de valores ortogonales, luego de lo que se aplica un algoritmo de compensación. De este modo, se obtiene la señal de control para que los switches estáticos puedan conmutar adecuadamente para permitir la inyección de la corriente de compensación.

Los filtros de tipo activo presentan ventajas notables respecto de los filtros de frecuencias fijas, entre las que se destacan:

1. Se pueden usar en formatos modulares, por lo que se puede instalar en paralelo varios filtros de una capacidad determinada hasta lograr el grado de compensación deseado. Se puede disponer hasta diez unidades en paralelo de corrientes de hasta 300 A cada una en 400 V.

2. No hay problemas en usarlos en redes trifásicas asimétricas, dada la característica de compensación individual de fases.

3. Según la calidad dinámica del filtrado que se necesite, se puede lograr un grado de compensación de armónicos muy variado. En la práctica se ha logrado reducir distorsiones muy severas, a valores menores de 1%.

4. Su implementación en redes de Baja Tensión es muy simple y solamente se necesita elementos y componentes normales, existentes en el mercado nacional.

5. El uso de filtros armónicos de Baja Tensión permite la compensación de armónicos en redes de Media Tensión, llevando al drive la señal de corriente del lado de Media Tensión por medio de transformadores de corriente y la inyección en Media Tensión por medio de un transformador de compensación.


El alcance de esta metodología es relevante en minería subterránea o minería de alta montaña, donde la aplicación de filtros armónicos de Media Tensión requiere encapsular los elementos discretos en contenedores, lo que no siempre es posible técnicamente debido a derrateos de tensión y limitaciones de distancias eléctricas. Un filtro de Baja Tensión no requiere derrateo por altura y sus formatos permiten encapsulamientos en contenedores normales.

Respecto de las capacidades y tamaños de los filtros activos en Baja Tensión, se dispone de filtros desde 75 A hasta cerca de 800 A. Las unidades de mayor tamaño corresponden a agrupaciones de filtros de menor tamaño, pudiendo llegar hasta 3.200 A (o más) en redes de hasta 690 V entre fases.