Sistemas de misiles y radar — UPS militar y convertidor de 400 Hz estables hasta un factor de potencia de 0.3

Un integrador turco líder de sistemas de misiles y radares de defensa aérea acudió a TEDEG Defence mientras renovaba la infraestructura de alimentación de su radar de vigilancia aérea de nueva generación y de su unidad de control de tiro de misiles. En ambos sistemas, el transceptor del radar, la electrónica de control de tiro y las unidades de procesamiento de señal se presentan ante la red como una carga capacitiva de bajo factor de potencia, debido a sus fuentes de alimentación conmutadas y a sus condensadores de filtro. En espera y con ciclo de trabajo bajo, el factor de potencia de la carga cae hasta 0.3.

El integrador tenía dos necesidades: un UPS que mantuviera en funcionamiento las cargas del transceptor y de las consolas de 60 Hz durante un corte de alimentación, y un convertidor de frecuencia estático que generara 400 Hz a partir de la red para los subsistemas de radar y control de tiro que funcionan a 400 Hz. Ambas unidades debían diseñarse según normas militares, mantener la compatibilidad electromagnética junto al transmisor del radar y permanecer estables con este perfil de carga.

Antes de la adquisición, el integrador había probado productos comerciales con su propio perfil de carga. Los informes de prueba y el documento de requisitos técnicos entregado a TEDEG señalaban los siguientes problemas:

• Inestabilidad con carga capacitiva: los UPS comerciales se diseñan para un factor de potencia de aproximadamente 0.8. Con la carga capacitiva de bajo factor de potencia del transceptor del radar, la tensión de salida del inversor oscilaba y la unidad daba alarma de sobrecarga o pasaba a bypass. Incluso con la potencia de la carga por debajo del límite de kVA, la corriente reactiva sobrecargaba el inversor.
• El mismo cuadro en el lado del convertidor: los convertidores industriales de 400 Hz no podían mantener la modulación de tensión y frecuencia dentro de los límites con carga capacitiva, y algunos cortaban la salida.
• Requisitos militares: ninguno de los productos probados estaba diseñado según las condiciones de entrada de MIL-STD-1399, el choque y la vibración de MIL-STD-810G ni los requisitos EMI de MIL-STD-461F; la compatibilidad electromagnética junto al transmisor del radar era un riesgo abierto.
• Calidad de la alimentación: un generador alimenta el emplazamiento móvil y una línea de red larga el emplazamiento fijo; las fluctuaciones de tensión y la distorsión armónica pasaban directamente a la carga.
• Mantenimiento: no había forma de pasar a bypass para pruebas y mantenimiento sin cortar la carga.

No existía en el mercado un UPS que fuera a la vez de grado militar y estable hasta un factor de potencia de 0.3. El integrador inició con TEDEG un programa de desarrollo para una solución diseñada en torno a este perfil de carga.

TEDEG Defence abordó las dos unidades en torno al mismo perfil de carga: en el MIL-UPS-2K3, la etapa inversora y el algoritmo de control se diseñaron específicamente para alimentar una carga capacitiva de bajo factor de potencia; en el lado de 400 Hz, el convertidor de frecuencia estático PowerGuard se verificó en el mismo banco de pruebas y con la misma carga de radar.

La unidad de verificación se probó en la infraestructura de ensayo del integrador con el transceptor del radar y un banco de carga capacitiva; la calificación para producción en serie está en curso.

• Onda senoidal pura constante de 115 VAC con carga capacitiva hasta un factor de potencia de 0.3; las alarmas y los pasos a bypass observados con los productos probados no se repitieron.
• Las perturbaciones del generador y de la red se quedaron en la etapa AFE; con 30 minutos de respaldo, el radar y la consola siguen operativos durante un corte de alimentación.
• Las cargas de 60 Hz y 400 Hz se alimentan desde dos productos compatibles de un único proveedor, con la compatibilidad electromagnética resuelta en el diseño.
• El mantenimiento y las pruebas se realizan en bypass manual sin cortar la carga.

El integrador ha adoptado la misma arquitectura de alimentación como base para sus próximos emplazamientos de radar.