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Accionamientos Eléctricos
Tema 4. Convertidores para regulación de máquinas
INDICE DEL
TEMA
de corriente alterna
1. Introducción
2. Convertidores estáticos de potencia para accionamientos
de corriente alterna
3. Convertidores dc-ac (inversores)
4. Convertidores Electrónicos Para Control De Generadores
Ejemplos.
5. Convertidores Electrónicos .Futuro.
6. Controladores
Profesora: Mónica Chinchilla Sánchez
Universidad Carlos III. Dpto. Ing. Eléctrica. Ingeniería Industrial, 5º curso
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1. Introducción. El motor asíncrono
Campo magnético
El imán crea un campo
magnético
Este campo alcanza al
disco
Si hacemos girar el imán
también girará el disco
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1. Introducción. El motor asíncrono
Velocidad
– Velocidad ligeramente inferior a la de sincronismo
 Deslizamiento
 Característica constructiva del motor
 Expresa la diferencia entre la velocidad de sincronismo y
la del rotor
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1. Introducción. El motor asíncrono
•Arranque directo
Corriente
Par
I de arranque: 6...8 In
I máxima: 3. . .4 In
Par Max: 2.5 Par Nom
Z. INESTABLE
Velocidad nominal
Par Arran: 1.5 Par Nom
Par nominal
I nominal: In
Z. ESTABLE
Velocidad mínima
Veloc. de sincronismo:
ns = 60 f / pp
Velocidad
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1. Introducción. El motor asíncrono
Arrancador estático - Rampas
Tiempo de rampa
Tensión en
cada fase
.
Fase completa
 La orden de marcha produce el cebado de los tiristores con un ángulo de
retardo a
 Durante el tiempo de rampa el retardo se va reduciendo.
 Al final del tiempo de rampa el retardo es cero,
 llegando toda la tensión a bornas del motor.
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2. Convertidores estáticos de potencia para
accionamientos de corriente alterna
AC-AC
CICLOCONVERTIDORES
Inconvenientes
 Caros
 Mal factor de potencia
 Restricciones en la
conversión de frecuencias
AC-DC-AC
RECTIFICADOR – ETAPA DC - INVERSOR
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3. Convertidores dc-ac (inversores)
Inversor trifásico
El inversor trifásico puede estar compuesto por semiconductores controlados,
fundamentalmente de:
Tiristores (conmutado por red)
Angulo  entre 90° y 180º
y de
IGBT’s (autoconmutado o
inversor PWM)
es posible controlar a voluntad
el factor de potencia de la
corriente inyectada a la red.
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3. Convertidores dc-ac (inversores)
Inversor trifásico totalmente controlado (autoconmutado)
iA
A
uA(t)
N
B
C
UL
(V)
t(s)
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3. Convertidores dc-ac (inversores).Resumen
Convertidores Autoconmutados
Convertidores Conmutados por línea
• Completamente controlados
• Basados en la tecnología de tiristores
• Basados en la tecnología de IGBT’s o
IGCT’s
• Pobre factor de potencia
• Potencias de 100 MW y aumentando
• Elevada THD: grandes filtros
• 96-98 % de rendimiento
• Potencias de más de 10 MW
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4. Convertidores Electrónicos Para Control De
Generadores Ejemplos.
GAMMA 60
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4. Convertidores Electrónicos Para Control De
Generadores Ejemplos.
ENERCON E-40
MADE, Lagerwey (IGCT’s)
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4. Convertidores Electrónicos Para Control De
Generadores Ejemplos.
R
S
T
Mtorres
(Convertidor back to back)
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5. Convertidores Electrónicos .Futuro.
Convertidor back to back
Inconvenientes
Matricial
 Presencia del condensador en la etapa DC
 Elevadas pérdidas en la conmutación
Multinivel
Resonante
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5. Convertidores Electrónicos .Futuro.
Back to back
Matricial
Multinivel
Resonante
Topología
Combina interruptores conectando convenientemente
las entradas y salidas del convertidor, para obtener la
corriente, tensión y frecuencia deseadas.
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5. Convertidores Electrónicos. Futuro.
Back to back
Ventajas
 los interruptores están aprovechados por
igual: menos estrés térmico
 no necesitan condensador
Matricial
Inconvenientes
Multinivel
 la tensión de salida está limitada a 0,866 veces
la de entrada : para dar = P: aumentar I en 1,15
veces la del back to back (aumentan Pcond).
Resonante
 Al no tener C, si la tensión es desequilibrada, y
se distorsionan las corrientes
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5. Convertidores Electrónicos. Futuro.
Back to back
Matricial
Multinivel
Resonante
Clasificación de Topologías multinivel
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5. Convertidores Electrónicos. Futuro.
Back to back
Ventajas
 para la misma distorsión la f de
conmutación se reduce hasta el 25 %
Matricial
Multinivel
Resonante
 aunque hay mas Pcond, aumenta la
eficiencia global
Inconvenientes
 desequilibrios entre las tensiones DC
obligan a realizar más medidas.
 desigual estrés de los semiconductores
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5. Convertidores Electrónicos. Futuro.
Back to back
Matricial
Multinivel
Resonante
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5. Convertidores Electrónicos. Futuro.
Back to back
Ventajas
Matricial
Multinivel
Resonante
 menos pérdidas por conmutación
Inconvenientes
 Hw, Sw más complejos (más sensores para
mantener la resonancia)
 desequilibrios entre las tensiones DC
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5. Convertidores Electrónicos. Futuro.
Comparación
Nº
Efic.
TDH
Implementación
Back totoback
Back
back
Matricial
Multinivel
Multinivel
Resonante
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6. Controladores y Moduladores
El inversor autoconmutado puede proporcionar una salida controlada en tensión(1) o
una salida controlada en corriente (2).
1- Salida controlada en tensión
Posibles esquemas:
1.1 Rectificador controlado o chopper + inversor en onda cuadrada (six steps)
+ UDC
S1
ó
+
S4
S3
S5
a
b
S6
S2
c
0
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6. Controladores y Moduladores
1.1 Rectificador controlado o chopper + inversor en onda cuadrada (six steps)
Control el inversor en onda cuadrada: disparo interruptores de modo que la tensión
aplicada a la fase a resulta:
ua
2U DC
3
U DC
3
0
t
- U DC
3
- 2U DC
3
Cuyo primer armónico es: Uan1=2*Udc*senwt/
Máxima amplitud: 2*Udc/ 
Las tensiones ub y uc son iguales a la ua desplazadas +120º y -120º
Inconvenientes: elevada TDH; precisa fuente de tensión continua variable
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4.6. Controladores y Moduladores
1.2 Rectificador de diodos + inversor PWM: a partir de una fuente de tensión fija
proporcionan una tensión de amplitud y frecuencia variables
+
Modulación de los pulsos
CONTROLADOR
SENSORES Y
CONSIGNAS
¿control?
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4.6. Controladores y Moduladores
1.2 Rectificador de diodos + inversor PWM
Control: comparando la referencia de tensión deseada (señal moduladora) con una señal
triangular de mayor frecuencia (señal portadora).
Por cada fase, los pulsos de control de los semiconductores resultan pulsos como los de la
figura:
El primer armónico de la tensión fase neutro resulta: Uan1=Ma*Udc*sen(wt)/2
Máxima amplitud: Udc/2
Siendo Ma el índice de modulación de amplitud o relación entre las amplitudes
de la onda moduladora y de la portadora. Ma € [0,1]
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4.6. Controladores y Moduladores
2- Salida controlada en corriente
Cuando la referencia que se impone sobre el inversor es de una señal de corriente
(amplitud y frecuencia), el convertidor se comporta como una fuente de intensidad.
Modos de control: comparación con histéresis y comparación a frecuencia fija
2.1 Comparación
con banda de histéresis
2.2 Comparación a frecuencia fija: se genera una referencia de tensión (moduladora)
a partir de la salida de un regulador de corriente
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