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Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
TEMA 4 Convertidores alterna-continua
Lección 9: Introducción
Lección 10: Rectificadores monofásicos
Lección 11: Rectificadores trifásicos
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda10.2 Rectificadores controlados 10.2.1 Circuitos de media onda 10.2.2 Semiconvertidor monofásico 10.2.3 Convertidor monofásico de dos cuadrantes 10.2.4 Convertidor monofásico de cuatro cuadrantes10.3 Puesta en serie de rectificadores monofásicos 10.3.1 Convertidor monofásico en serie10.4 Funcionamiento en modo inversor no autónomo10.5 Generación de señales de gobierno
Lección 10: Rectificadores monofásicos
TEMA 4 Convertidores alterna-continua
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
Circuito de media onda, carga resistiva
Potencias bajasTensiones de salida bajas
uEuS
iS
R
D
uE
uS
iS
pS
....t2cos
3
2tsen
21
U)t(u M
S
Tt2T0
2Tt0tsen·U)t(u M
S
uS
Convertidor de 1 cuadrante iS
Valores medios de tensión, corriente y potencia:
M
AVGS
UU
R·
UI M
AVGS
R·
UPP
2
2M
AVGSDCS
Carga resistiva
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
uE
uS
iS
pS
....t2cos
3
2tsen
21
U)t(u M
S
Tt2T0
2Tt0tsen·U)t(u M
S
Valores eficaz de salida:
Valores eficaz de salida de la componente alterna:
Valor eficaz del primer armónico de tensión:
dtt··cos)t(u·T
2A
T
0S1 dtt·sen·)t(u·
T
2B
T
0S1
Circuito de media onda, carga resistiva
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
uE
uS
iS
pS
....t2cos
3
2tsen
21
U)t(u M
S
Tt2T0
2Tt0tsen·U)t(u M
S
Potencia total de salida (aparente):
Factor de forma: Factor de cresta
Factor de rizado
Circuito de media onda, carga resistiva
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
uS
iS
Convertidor de 2 cuadrantes
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
Circuito de media onda, carga inductiva
La corriente de salida, iS, no tiene la misma forma que la tensión de salida, uS.
uE
uS
iS
R
D
uE
uS
iS
pS
dt
)t(di·L)t(i·Rt·sen·U S
SM
Valor medio de tensión
cos1··2
UU M
AVGS
L
uL
uL
Menor que en el caso de carga resistiva
β
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
Ejemplo: Sea el circuito de la figura, donde se conocen L y R.Si uE(t) es senoidal pura, de frecuencia angular ω y de valor máximo UM. ¿A qué ángulo β el diodo deja de conducir?
Hay que resolver la ecuación diferencial, para calcular la corriente
uE
uS
iS
R
D
dt
)t(di·L)t(i·Rt·sen·U S
SM
L
uL
uE
uS
iS
·2
T·
T
sen·et·senZ
U)t(i tg
t
MS
22 L·RZ
R
L·arctg
donde
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
Ejemplo: Sea el circuito de la figura, donde se conocen L y R.Si uE(t) es senoidal pura, de frecuencia angular ω y de valor máximo UM. ¿A qué ángulo β el diodo deja de conducir?
Cuando
uE
uS
iS
R
D
L
uL
uE
uS
iS
·2
T·
T
0)t(iS
·2
T·t debe cumplirse
sen·e·2
T··sen tg
·2
T··
Esta ecuación debe ser calculada numéricamente
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
Circuito de doble onda, carga resistiva
uE
uS
iS
R
D1
uE
uS
iS
pS
D2
D3 D4
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
Circuito de doble onda, carga resistiva
uE
uS
iS
R
D1
uE
uS
iS
pS
D2
D3 D4
+
-
+
-
+
-
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
Circuito de doble onda, carga resistiva
uE
uS
iS
R
D1
uE
uS
iS
pS
D2
D3 D4
-
+
-
+
+
-
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
Circuito de doble onda, carga resistiva
Potencias altas, Tensiones de salida altas
uE
uS
iS
R
D1
uE
uS
iS
pS
...t··4cos
15
1t··2cos
3
1
2
1·
U·4)t(u M
S
tsen·U)t(u MS
uS
Convertidor de 1 cuadrante iSValores medios de tensión, corriente y potencia:
D2
D3 D4
M
AVGS
U·2U
R·
U·2I M
AVGS
R·
U·4PP
2
2M
AVGSDCS
Carga resistiva
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
uE
uS
iS
pS
Valores eficaz de salida:
Valores eficaz de salida de la componente alterna:
Valor eficaz del primer armónico de tensión:
dtt··cos)t(u·T
2A
T
0S1 dtt·sen·)t(u·
T
2B
T
0S1
Circuito de doble onda, carga resistiva
...t··4cos
15
1t··2cos
3
1
2
1·
U·4)t(u M
S
tsen·U)t(u MS
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
Potencia total de salida (aparente):
Factor de forma: Factor de cresta
Factor de rizado
Circuito de doble onda, carga resistiva
...t··4cos
15
1t··2cos
3
1
2
1·
U·4)t(u M
S
tsen·U)t(u MS
uE
uS
iS
pS
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
Ejemplo 1:Dado el siguiente rectificador de doble onda con carga inductiva, dibújese durante un periodo la forma de la corriente y de la tensión soportada por los siguientes elementos:1.- La resistencia, R, y la asociación serie R, L.2.- El diodo D1.3.- El secundario del transformador.
A la vista del gráfico, determínese, para la tensión de salida, uS, 1.- Su valor medio y eficaz.2.- La potencia entregada total y la de continua.3.- Los factores de forma, cresta y rizado.4.- Valor mínimo de L para que la corriente no se anule en todo el periodo.
Circuito de doble onda, carga inductiva
uS
iSL
RuR
uL
uE
D1 D2
D3 D4
230 VRMS
50 Hz
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
A la salida del rectificador la forma de onda de tensión es conocida.
Circuito de doble onda, carga inductiva
uS
iSL
RuR
uL
uE
D1 D2
D3 D4
Descomponiendo en series de Fourier:
...t··400cos
15
1t··200cos
3
1
2
1·
12·2·4)t(uS
Tomando el primer armónico (simplificación)
t··200·cos2·162·24
)t(uS
+
=
17.0V
10.8V
7.20V
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
A la salida del rectificador la forma de onda de tensión es conocida.
Circuito de doble onda, carga inductiva
uS
iSL
RuR
uL
uE
D1 D2
D3 D4
Puede resolverse por superposición (Fourier)
DC AC (Aproximación del primer armónico)
uS uS
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
Circuito de doble onda, carga inductiva
DC
AC (Aproximación del primer armónico)
uS
uS
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.1 Rectificadores no controlados de media y doble onda
Circuito de doble onda, carga inductiva
17,0V
7,20V
90º
82,3º 1,08A 1,30A
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador controlado de media onda.
Potencias bajas, tensiones de salida bajas
uEuS
iS
RS
uE
uS
iS
pS
·2t0
t·180
·t·sen·U
·180
·t00
)t(u MS
uS
Convertidor de 1 cuadrante iS
Valores medios de tensión, corriente y potencia:
Carga resistiva
α
cos1··2
UU M
DCS 22
2M
2
DCSDCS cos1·
R··4
U
R
UP
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
Valor eficaz de salida:
uE
uS
iS
pS
α
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador controlado de media onda. Carga resistiva
cos1··2
UU M
DCS
α
USDC
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
Potencia total de salida (aparente):
Factor de forma: Factor de cresta
Factor de rizado
uE
uS
iS
pS
α
Rectificador controlado de media onda. Carga resistiva
cos1··2
UU M
DCS
10.2 Rectificadores controlados
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador controlado de media onda.
Potencias bajas, tensiones de salida bajas
uEuS
iS
RS
uE
uS
iS
pS
·2t0
t·180
·t·sen·U
·180
·t00
)t(u MS
uS
Convertidor de 1 cuadrante iS
Valores medios de tensión, corriente y potencia:
Carga resistiva
α
cos1··2
UU M
DCS 22
2M
2
DCSDCS cos1·
R··4
U
R
UP
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador controlado de media onda.
Potencias bajas, tensiones de salida bajas
uEuR
iS
R
S
uE
uS
iS
pS
·180
·
·2t
·180
·0
t·180
·t·sen·U
·180
·t00
)t(u MS
Carga inductiva
α
uL
L
uS
uL
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador controlado de media onda.
uE
uS
iS
pS
Carga inductiva
α
uL
Valor medios de tensión.
coscos··2
UU M
DCS
Entre y funciona en modo rectificador, inyectándose potencia en la carga.Entre y funciona en modo inversor, devolviendo potencia a la entrada.
iS
Convertidor de 2 cuadrantes
uS
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador semicontrolado de onda completa.
uE
uS
iS
pS
Carga resistiva
α
uEuR
iS
RuS
S1 S2
D2 D1
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador semicontrolado de onda completa.
uE
uS
iS
pS
Carga resistiva
αEntre 0 y , no circula corriente.
uEuR
iS
RuS
S1 S2
D2 D1
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador semicontrolado de onda completa.
uE
uS
iS
pS
Carga resistiva
α
Valor medio de tensión.Convertidor de
1 cuadrante iS
cos1·U
U MDCS 2
2
2M
2
DCSDCS cos1·
R·
U
R
UP
Entre 0 y , no circula corriente.Entre y , circula corriente proporcional a uE
uEuR
iS
RuS
S1 S2
D2 D1
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador semicontrolado de onda completa.
uE
uS
iS
pS
Carga fuertemente inductiva
α
uE
uR
iS
R
uS
S1 S2
D2 D1
uLL
RL·
uE
iS
uS
S1 S2
D2 D1
DLC
DLC
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador semicontrolado de onda completa.
uE
uS
iS
pS
Carga fuertemente inductiva
α
RL·
uE
iS
uS
S1 S2
D2 D1
DLC
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador semicontrolado de onda completa.
uE
uS
iS
pS
Carga fuertemente inductiva
α
uE
S1 S2
D2 D1
RL·
Intervalo α<t<π
S1 conduce, D1 conduce
Puede considerarse la corriente por la carga constante.
iS
uS
DLC
+
-
+
-
+
-
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador semicontrolado de onda completa.
uE
uS
iS
pS
Carga fuertemente inductiva
α
uE
S1 S2
D2 D1
RL·
Intervalo π<t<π+α
S1 apagado, D1 no conduce
DLC es el diodo de libre circulación; se coloca para que la corriente por la carga pueda circular cuando la tensión de entrada es nula.
iS
uS
DLC
En ese instante, DLC conduce, y la corriente por S1 se anula (el tiristor se apaga, y S1 y D1 quedan polarizados inversamente).
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador semicontrolado de onda completa.
uE
uS
iS
pS
Carga fuertemente inductiva
α
uE
S1 S2
D2 D1
RL·
iS
uSDLC
S2 conduce, D2 conduce
Caso igual que el primero, pero por la otra rama del inversor.
Intervalo π+α<t<2·π
+
- +
-
+
-
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador semicontrolado de onda completa.
uE
uS
iS
pS
Carga fuertemente inductiva
α
uE
S1 S2
D2 D1
RL·
Intervalo 2·π<t<2·π+α
S2 apagado, D2 no conduce
Caso idéntico al segundo subintervalo. El diodo de libre circulación conduce la corriente por la carga.
iS
uS
DLC
Convertidor de 1 cuadrante iS
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador semicontrolado de onda completa.
uE
uS
iS
pS
Carga fuertemente inductiva
α
RL·
cos1·U
t·d·t·sen·U··2
1U M
·2
0
MDCS
Valor medio de tensión de salida:
Valor medio de potencia de salida:
22
2M
2
DCSDCSDCSDCS cos1·
·R
U
R
UI·UP
·2
·2sen·
2
U
t·dt·sen·U1
t·dt·u1
U
M
222M
2SRMSS
Valor eficaz de tensión de salida:
Potencia total de salida:
DCSAVGS PP L
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Ejemplo 3:
Dado el siguiente rectificador de doble onda semicontrolado con carga resistiva, dibújese durante un periodo, y en función del ángulo de disparo, la forma de la corriente y de la tensión soportada por los siguientes elementos:1.- La resistencia, R.2.- El tiristor S1 y el diodo D2.3.- El primario del transformador.
uE uR
iS
RuS
S1 S2
D2 D1
uE1
Control
A la vista del gráfico, determínese, para la tensión de salida, uS:1.- Su valor medio y eficaz.2.- La potencia entregada total y la de continua.3.- Los factores de forma, cresta y rizado.¿Por qué el control de ambos tiristores no está aislado?
125/1560Hz
)t·f··2(sen·Uu ME
2·125UM
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador totalmente controlado de doble onda
uE
uS
iS
pS
α
uE
uR
iS
R
uS
S1 S2
S3 S4
Carga fuertemente inductiva RL·
uLL
iE
iE
Control
Control
Potencias medias; Control complejo.
Disparos simultáneos de ramas S1S4 y S2S3
iS
Convertidor de 2 cuadrantes
uS
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador totalmente controlado de doble onda
uE
uS
iS
pS
α
uE
iS
uS
S1 S2
S3 S4
Carga fuertemente inductiva RL·
iE
iE
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador totalmente controlado de doble onda
uE
uS
iS
pS
α
uE
iS
uS
S1 S2
S3 S4
Carga fuertemente inductiva RL·
iE
iE
Intervalo α<t<π
S1 y S4 conducen
Puede considerarse la corriente por la carga constante.
Modo de Rectificación
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
iEiS
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador totalmente controlado de doble onda
uE
uS
iS
pS
α
Carga fuertemente inductiva RL·
iE
Intervalo π<t<π+α
Siguen conduciendo, porque la corriente por ellos NO se anula.
Modo de Inversión (potencia de salida negativa, lo que implica que el equipo entrega potencia a la fuente primaria)
S1 y S4 conducen
uE uS
S1 S2
S3 S4
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador totalmente controlado de doble onda
uE
uS
iS
pS
α
Carga fuertemente inductiva RL·
iE
Intervalo π+α <t<2·π
S2 y S3 conducen
Hay una conmutación natural. Al disparar S2 y S3, aparece una tensión inversa sobre S1 y S4, por lo que finalmente, se desactivan. La corriente circula entonces por S2 y S3.
Modo de Rectificación
uE
iS
uS
S2
S3 S4
iES1
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador totalmente controlado de doble onda
uE
uS
iS
pS
α
Carga fuertemente inductiva RL·
iE
Valor eficaz de salida:
Potencia continua de salida:
Valor medio de salida
)·cos(U·2
)t·(d)·t·(sen·U·1
U MMAVGS
)(·cosR·
U·4I·UP 2
2
2M
DCSDCSDCS
2
U)t·(d)·t·(sen·U·
1U M
2
22MRMSS
α
US<DC>
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador totalmente controlado de doble onda
uE
uS
iS
pS
α
Carga fuertemente inductiva RL·
iE
Valor eficaz de la componente alterna:
2
DCS2
RMSSRMSACS UUU
2
)(·cos8·
UU
22M
RMSACS
Factor de rizado
Factor de Forma
Factor de cresta
Potencia de salida (activa) DCSAVGS PP L
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Ejemplo 4:
uE
iS
uS
S1 S2
S3 S4
iE
Control
Control
R
Repítanse los cálculos anteriores para el caso en que la carga sea solamente resistiva.
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador monofásico de 4 cuadrantes (dual)
uEiS
S1
Carga: motor DC
uEuS1 uS2
LR/2LR/2iS1 iS2
R
L
E0
S2
S3 S4
S5 S6
S7 S8
Funcionamiento en los cuatro cuadrantes.Alimentación de motores de continua a velocidad variable.Funcionan de forma simultanea los dos convertidores.Necesita una bobina limitadora de corriente, LR.
uS
iS
Convertidor de 4 cuadrantes
Motor de continua
uS
Suponemos iS continua
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador monofásico de 4 cuadrantes (dual)
uEiS
S1
Carga: motor DC
uEuS1 uS2
LR/2LR/2 iR
R
L
E0
S2
S3 S4
S5 S6
S7 S8
uR
uE
uS1
uS2
α
π-α
uS
)·cos(U·2
UU MAVG2SAVG1S
Valor medio de salida
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
uEiS
S1
uEuS1 uS2
LR/2LR/2 iR
R
L
E0
S2
S3 S4
S5 S6
S7 S8
uR
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador monofásico de 4 cuadrantes (dual)
uE
uS1
uS2
uR
iR
α
π-α
α
π-α
uSiS
uS
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Rectificador monofásico de 4 cuadrantes (dual)
•Para trabajar en los cuatro cuadrantes se conectan dos convertidores monofásicos completos “espalda contra espalda”.•Los ángulos de retraso se controlan de tal forma que uno funciona como rectificador y el otro como inversor.•El valor medio de las tensiones de salida de ambos convertidores debe ser el mismo.
•Como la corriente de salida de ambos convertidores no está en fase habrá corriente circulante entre ellos, limitada por una inductancia LR. •Sin corriente circulante funciona solamente un convertidor, estando el otro bloqueado gracias al manejo de las puertas.
•El funcionamiento con corriente circulante presenta una serie de ventajas:•El flujo de potencia es posible en cualquier dirección y cualquier momento de forma independiente de la carga.•La dinámica de cambio de un cuadrante a otro es más rápida.
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.2 Rectificadores controlados
Ejemplo 5:
uE
S1
uEuS1 uS2
LR/2LR/2iS1 iS2
S2
S3 S4
S5 S6
S7 S8
uS
El convertidor monofásico de la figura se opera con 220V y 50 Hz cuando la resistencia R es de 30 y la inductancia LR/2 es de 50mH.•Calcúlese el valor medio de la tensión a la salida de cada puente completo y el valor medio de tensión en la carga.•Determínese el valor de pico de la corriente circulante y la corriente de pico de uno de los convertidores si el ángulo de disparo del puente formado por S1, S2, S3 y S4 es de 30º.
iS
R
L
E0
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.3 Puesta en serie de rectificadores
Conexión serie de convertidores totalmente controlados monfásicos
Aplicaciones de alta tensión
Modo Inversor:Convertidor 2: Inversor con 2= (máxima tensión negativa).
Convertidor 1: 1 variable (0<1<).
Modo Rectificador:Convertidor 1: Rectificador con 1=0 (máxima tensión positiva).
Convertidor 2: 2, variable (0<2<)
Operación simultánea de ambos convertidores.
Convertidor de 2 cuadrantes
uS
uE
S1 S2
S3 S4
S5 S6
S7 S8
uS1
uS2
uS
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.3 Puesta en serie de rectificadores
Conexión serie de convertidores controlados
Modo rectificador
uE
S1 S2
S3 S4
S5 S6
S7 S8
uS1
uS2
uS
uS
uS1
uS2
iE1
iE2
iE
iE1
iE2
iE
α
α
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.3 Puesta en serie de rectificadores
Conexión serie de convertidores controlados
Modo rectificador
uE
S1 S2
S3 S4
S5 S6
S7 S8
uS1
uS2
uS
uS
uS1
uS2
iE1
iE2
iE
iE1
iE2
iE
α
α
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.4 Inversor no autónomo
Inyección de energía en la red.
uE
S1
iS1
S2
S3 S4
uSiS
R
L
E0
En este tipo de funcionamiento, un puente completo de tiristores se maneja con un ángulo de disparo que debe superar los 90º. El objetivo es inyectar potencia en la red desde una fuente de energía continua (p.e. frenado de motores).Es necesario que la fuente alterna de la salida sea de potencia mucho mayor a la manejada por el inversor para que no se perturbe la onda de tensión.
uS
iE
uE
Potencia entregada a la fuente
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.5 Generación de señales de gobierno de los tiristores
Generación de pulsos
Variando el valor de uC se varía el ángulo de disparo, .
El generador en diente de sierra puede estar constituido por un rectificador de doble onda, un comparador con cero y un integrador.
Obtener otra señal de puerta en el semiperiodo negativo es muy sencillo.
Hay circuitos integrados específicos como el TCA780.
uE uE1
uE1
uT
uC
uC
uT uSCuG
uG
uSC
α
GENERADOR DIENTE SIERRA
COMPARADOR LÓGICA
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
10.5 Generación de señales de gobierno de los tiristores
Aislamiento de las puertas de los tiristores
El comportamiento de un tiristor entre puerta y cátodo es parecido al de un diodo: Cuando se proporciona el pulso de corriente para el disparo apenas cae tensión.
S1y S2 tienen el cátodo unido. Los pulsos de corriente pueden tener la misma referencia de tensión.
S3 y S4 tienen los cátodos a distinta tensión entre sí y con S1-S2. Los circuitos de disparo no pueden compartir referencia, deben aislarse.
Se necesitan al menos tres fuentes aisladas para alimentar el control.
S1 S2
S3S4
Universidad de Oviedo Tema 4: Convertidores Alterna-Continua
Lección 10: Rectificadores monofásicos
Problema 1
S1 S2
S3S4
Dado el circuito de la figura, determinar la forma de onda de la tensión uS(t) y de la corriente iL(t) en régimen permanente.
¿Cuánto vale la corriente de rizado pico a pico respecto de la tensión media?.(Si es preciso realizar la descomposición armónica, considerar solamente el primer armónico de uS(t)).
uE
uS
L=1mH
R=10ΩC=1µF
230VRMS
50Hz
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Lección 10: Rectificadores monofásicos
Problema 2
S1 S2
D1D2
Determinar la tensión media en la carga inductiva cuando el ángulo de disparo de los tiristores es de 30º. Dibujar la forma de onda de la corriente que circula por los semiconductores, en el primario y la tensión de salida de cada puente rectificador.
¿Puede funcionar este circuito como inversor?
¿Cuál sería la potencia máxima manejada en ese caso?
S3 S4
S5 S6
D3
R=10Ω
L=∞
E=10VuS1
uS2
uS
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