Download Tema 4. Conversión CA/CA. Reguladores de corriente alterna

Conversión CA/CA
CA/CA. Reguladores de
alterna
Tema 4
Tema 4. Reguladores alterna
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SITUACIÓN DENTRO DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA
CONVERTIDORES
CC/CC
RECTIFICADORES
INVERSORES
REGULADORES
DE ALTERNA
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CARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS DE LOS REGULADORES DE
ALTERNA
•Realizan la conversión AC/AC de forma directa y sin etapa intermedia de
continua.
•Los tiristores no necesitan bloqueo forzado gracias al paso natural por cero de la
intensidad.
•Proporcionan una tensión de frecuencia fundamental menor o igual que la
frecuencia de la tensión de entrada.
•Proporcionan una tensión con un cierto contenido de armónicos.
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CLASIFICACIÓN DE LOS REGULADORES DE ALTERNA
1. POR TIPOS DE REGULADORES
•
TOTALES
•
DIFERENCIALES
2. POR TIPOS DE CONTROL
•
DE FASE
•
INTEGRAL
•
CICLOCONVERTIDORES
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CLASIFICACIÓN DE LOS REGULADORES DE ALTERNA
REGULADORES TOTALES
•Permiten
la máxima variación de amplitud de la tensión de salida.
salida
•Presentan un mayor número de armónicos
Vg
Vo
400.00
Tensión de entrada
Tensión en la carga R
200.00
0.0
-200.00
-400.00
Ig
Corriente por la carga R
30.00
20.00
10.00
0.0
-10.00
-20.00
-30.00
Vg
400 00
400.00
VakT1
Tensión de entrada
Tensión ánodo-cátodo T1
200.00
0.0
-200.00
-400.00
400 00
0.0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
Time (s)
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CLASIFICACIÓN DE LOS REGULADORES DE ALTERNA
REGULADORES DIFERENCIALES
•La
amplitud de la tensión de salida tiene un margen más estrecho de variación
•El contenido armónico es menor que en el caso de un regulador total
Regulador diferencial, control de fase, carga R
+
Vg1
+
Vg2
-
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+
Vo
-
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CLASIFICACIÓN DE LOS REGULADORES DE ALTERNA
CONTROL DE FASE
Carga
•El
valor de tensión eficaz entregado a la carga se controla mediante
ell ángulo
á
l de
d disparo
di
d los
de
l tiristores
ii
Carga R
Vg
400.00
Carga RL
Vo
Tensión de entrada
Vg
Tensión en la carga R
200.00
0.0
0.0
-200.00
-200.00
-400.00
400 00
-400.00
400 00
Ig
Ipermanente
Corriente por la carga R
30.00
20.00
10.00
0.0
-10.00
-20.00
-30.00
Vg
VakT1
Tensión de entrada
400.00
30.00
20.00
10.00
0 00
0.0
-10.00
-20.00
-30.00
Tensión ánodo-cátodo T1
400.00
200.00
0.0
0.0
-200.00
200 00
-200.00
200 00
-400.00
-400.00
0.0
0.02
0.04
0.
Ig
Tensión en la carga R
Corriente por la carga RL
Corriente sinusoidal correspondiente al régimen permanente
Vg
200.00
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Tensión de entrada
400.00
200.00
Vo
0.02
VakT1
Tensión de entrada
0.04
Tensión ánodo-cátodo T1
0.06
0.
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CLASIFICACIÓN DE LOS REGULADORES DE ALTERNA
CONTROL INTEGRAL
•El
control de la tensión eficaz entregada a la carga se realiza apagando los tiristores durante ciclos
completos de la tensión de red
Vg
Control de fase, carga R
Vo
Tensión de entrada
400.00
Tensión en la carga R
200.00
0.0
-200.00
-400.00
Vg
400.00
Control integral,
g
carga
g R
Voi
T
Tensión
ió d
de entrada
t d
Tensión en la carga R
200.00
00
0.0
-200.00
-400.00
0.0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
Time (s)
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TOPOLOGÍA DE LOS INTERRUPTORES
TH1
A
B
(a)
TH2
D1
D2
TH1
TH2
A
B
(b)
A
TH1
D1
D2
D3
D4
Carga
resistiva
Carga
resistiva
Carga
resistiva
B
(c)
A
A.
TOPOLOGÍA DE DOS TIRISTORES.
TIRISTORES
B.
TOPOLOGÍA DE DOS TIRISTORES CON CÁTODO COMÚN.
C TOPOLOGÍA DE UN TIRISTOR
C.
TIRISTOR.
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CICLOCONVERTIDORES
CICLOCONVERTIDORES
•Permiten realizar un conversión directa CA/CA tanto en amplitud como en
frecuencia sin paso intermedio por CC.
•Tiene funcionamiento en cuatro cuadrantes: puede funcionar tanto en cargas
pasivas como en cargas regenerativas y para cualquier factor de potencia.
•La frecuencia de salida es menor o igual que la frecuencia de entrada.
•El contenido de armónicos es menor que en los otros reguladores de alterna.
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CICLOCONVERTIDORES
COMPARACIÓN CON LOS INVERSORES
•Un inversor es más sencillo tanto en la etapa de potencia como en el control que
un cicloconvertidor.
•Un
U inversor
i
puede
d regular
l una tensión
t
ió en amplitud
lit d y en frecuencia
f
i sin
i que la
l
entrada (de CC) limite la frecuencia superior.
•La regeneración de energía es natural en un cicloconvertidor, mientras que en un
i
inversor
supone una gran complejidad
l jid d en ell control.
l
•Un cicloconvertidor realiza la regulación en una sola etapa, mientras que el
inversor necesita de una etapa previa de rectificación.
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CICLOCONVERTIDORES
CICLOCONVERTIDOR MONOFÁSICO
Grupo
positivo
Grupo
negativo
TH3 TH4
A
+I
B
TH1
TH2
TH7
TH8
+V
Carga
TH5 TH6
Circuito convertidor monofásico
√2 VS
VS
ωst
0
π
2π
3π
TO/2
3π
0
αn
0
0
αp
π
4π
5π
2π
6π
ωot
TO/2
Convertidor P on
αp
ωot
Convertidor N on
ωot
Formas de onda de un circuito convertidor monofásico con ángulo de disparo fijo.
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CICLOCONVERTIDORES
Vs
2 ·V s
ωSt
0
− 2·
Vr =
2 ·V s
π
2 ·Vr ·sin( ω O t )
ωSt
0
TO/2
Convertidor P on
0
ωSt
Convertidor N on
0
g1, g2
ωSt
ωSt
0
g3, g4
ωSt
0
g1’, g2’
ωSt
0
g3’, g4’
ωSt
0
VO
ωSt
α1
α2
α3
TO/2
α1’
α2’
α3’
TO/2
Formas de onda en un circuito convertidor monofásico con ángulo de disparo variable.
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