CONVERTIDORES DE AC/AC TRIFASICOS

CONVERTIDORES DE AC/AC TRIFASICOSINTRODUCCIONEl flujo potencia de la lnea A.C. puede ser controlado convenientemente mediante resistores en serie.Mtodo ineficiente debido al gran consumo de potencia en los resistores.Se debe buscar otra alternativa donde haya un mnimo consumo de potencia.Solucin: utilizacin de dispositivos conmutadores, ej. SCRs.INTRODUCCIONSe aprovecha las caractersticas de conmutacin del SCR, ya aplicables en otros convertidores.Recordando, el SCR cuando conduce tiene un voltaje de aproximadamente 1V entre sus terminales y una corriente de fuga cuando est polarizado en inversa.El consumo de potencia es muchsimo menor que cuando se utilizan resistores.CONVERTIDOR AC - ACUn convertidores en forma genrica acepta potencia elctrica en AC de un sistema y lo convierte para distribuir a otro sistema AC con formas de onda de diferente amplitud, frecuencia y fase.Se tienen del tipo monofsico y/o trifsico dependiendo de la cantidad de potencia administrada.CONVERTIDOR AC - ACSe tienen dos tipos de convertidores de AC:Los empleados para variar el valor RMS de la tensin a travs de la carga a frecuencia constante: CONTROLADORES DE VOLTAJE AC O REGULADORES DE AC.Los convertidores de potencia en la cual una potencia AC a una frecuencia es directamente convertida a potencia AC pero con otra frecuencia: CICLOCONVERTIDORES.REGULADORES DE ACEl control del voltaje se puede realizar de dos formas:Control de fase bajo conmutacin natural usando dos SCRs en antiparalelo o TRIACs.Control ON/OFF bajo condiciones de conmutacin forzada usando dispositivos de conmutacin forzada, ejemplos:GTO, IGBT, MOSFET de potencia, BJT de potencia, etc.CICLOCONVERTIDORESVarios mtodos:Uso de SCRs para cuando la mxima frecuencia de la salida est limitada a una fraccin de la frecuencia de entrada.Uso de dispositivos de conmutacin forzada (FCC = Forced Cicloconverters).Usando dispositivos ON/OFF de conmutacin forzada bidireccionales que proveen control independiente de la frecuencia y del voltaje de salida. CONVERTIDORES MATRICIALES.APLICACIONES DE LOS CONVERTIDORES AC - ACREGULADORES AC: Control de intensidad de luz y calor, control de arranque suave y velocidad de bombas y motores de ventiladores.CICLONVERTIDORES: Alta potencia; motores en AC en molinos de cemento, hornos giratorios, rodillos moledores, hlices de barcos.REGULADORES DE ACExisten varias configuraciones para reguladores de AC con cargas conectadas en delta o estrella.

Las dos configuraciones puedenser realizadas mediante tresreguladores AC monofsicosque operan independientementeuno del otro y son fciles deanalizar.Los SCRs del primer caso estn calculados para que soporten corrientes delnea y tensiones de fase, mientras que los del segundo caso corrientes defase pero tensiones de lnea a lnea. ngulos de disparo entre 0 y 180CONFIGURACIONES (CONT.)

En ambos circuitos, por los menos dos SCRs uno en cada fase deben serdisparados simultneamente para que se establezca una corriente entre las lneas de alimentacin. Esto necesita dos pulsos de disparo espaciados a 60 por ciclo para disparar a cada SCR. Los modos de operacin estn definidos por el nmero de SCRs que conducen en ese modo. El rango de control vara desde 0 a 150.CONFIGURACIONES (CONT.)

Controladores conectados en delta. La corriente fluye entre dos lneas an si unsolo SCR est conduciendo. En el segundo circuito, reducido a 3 SCRs cadaSCR est provisto con pulsos en su compuerta en cada ciclo espaciados cada 120. En ambos circuitos, las terminales de cada fase deben ser accesibles.CONFIGURACIONES (CONT.)

El costo de los controladores se puede reducir si se construye reguladoresAsimtricos; los SCRs T2, T4 y T6 se sustituyen por diodos, resultando Reguladores en AC unidireccionales de media onda. Principal desventaja:Muchos ms armnicos que en los otros casos debido a la asimetra de laOnda. Rango de Control de disparo: hasta los 210.REGULADORES AC TRIFASICOSUn caso en particular: Regulador completamente controlado con carga en estrella y neutro aislado.

REGULADORES AC TRIFASICOSCARACTERISTICAS:Para control de cargas en AC.Se pueden construir con TRIACs o SCRs.El ngulo de disparo controla la potencia entregada a la carga.Si se construye con SCRs, la secuencia de disparo es 1 2 3 4 5 6.La tensin instantnea en cada fase de la carga viene determinada por cules SCRs estn en conduccin.REGULADORES AC TRIFASICOSCARACTERISTICAS (CONT.):En cada instante estarn activados tres, dos o ningn SCR.La tensin instantnea en la carga ser la tensin de fase si tres SCRs estn conduciendo o la mitad de la tensin de lnea a lnea si conducen dos SCRs, o cero si ningn SCR conduce.CONVERTIDORES TRIFASICOS AC/AC

CONEXION ESTRELLARANGOS DE CONDUCCION

Para 0 < < 60: En este rango de conducirn dos o tres SCRs al mismo tiempo. REGULADOR MODO 1 o MODO 2/3PARA = 30RANGOS DE CONDUCCION

Para 60 < < 90: Slo conducirn dos SCRs al mismo tiempoREGULADOR MODO 2 o MODO 2/2.PARA = 75RANGOS DE CONDUCCION

Para 90 < < 150: Slo conducen dos SCRs a la vez. En algunos intervalos no conducir ningn SCR. REGULADOR MODO 0/2PARA = 120

Formas de onda de las tensiones de fase en lacarga.Formas de onda de las corrientes en cada SCR.REGULADORES AC TRIFASICOS

Tensin eficaz normalizada de salida para un controlador de tensin alterna trifsicocon una carga resistiva.REGULADORES AC TRIFASICOSVALORES EFICACES: 0 < < 60

60 < < 90

90 < < 150

DONDE ES LA TENSIN DE FASEREGULADORES AC TRIFASICOSOtra forma de expresar Vo: Si se tienen las tensiones de fase:

Los voltajes en la salida son: REGULADORES AC TRIFASICOSCaso con carga altamente inductiva:El control efectivo empieza para ngulo disparo mayor a 90.Por lo tanto los valores de Vo sern:

REGULADORES AC TRIFASICOS

Curvas caractersticas de la tensin Vo en funcin del ngulo de disparo para una carga puramente resistiva y una carga altamente inductiva.

REGULADORES AC TRIFASICOS

CARGAENDELTAREGULADORES AC TRIFASICOS

Corrientes en la fases AB y CA.Corriente por la lnea A Para = 90 Para = 130CICLOCONVERTIDORESA diferencia de los reguladores de AC estudiados hasta ahora, los cicloconvertidores operan como cambiador de frecuencia AC con una caracterstica inherente de control de voltaje.El principio de funcionamiento se basa en la composicin de dos rectificadores controlados configurados de tal forma que ambos generen tensiones en la carga con valores medios opuestos.CICLOCONVERTIDORES

Cicloconvertidor Monofsico Monofsico de 50 Hz a 16 Hz. concarga Resistiva R.CICLOCONVERTIDORESModo Bsico de Operacin:

Los rectificadores P y N operan en forma alternada de periodo To/2.La frecuencia de salida, 1/To, puede ser controlado variando To.La magnitud del voltaje de salida, variando el ngulo de disparo de los SCRs.CICLOCONVERTIDORES

Forma de onda con ngulode disparo fijo en cada semiciclo produce onda cuadrada con contenidoarmnico alto de bajo ordenSolucin: Sntesis mediante la modulacinDel ngulo de disparoCICLOCONVERTIDORES

CICLOCONVERTIDOR TRIFASICO MONOFASICO .REPRESENTACION SIMBOLICA.CICLOCONVERTIDORES

Cicloconvertidor de tres pulsos (Trifasico de onda alimentando una carga monofsica.b) Cicloconvertidor de tres pulsos alimentando una carga trifsica.c) Forma de onda de una fase de un cicloconver- tidor de tres pulsos de 50 a 15 Hz con factor de carga de 0.6.

CICLOCONVERTIDORES

Principio Bsico:A medida que el ngulo de disparo es ciclado para disparar desde 0 (a) hasta 180 (j) se genera una salida de que es la mitad de un ciclo.2. El circuito de disparo tiene que ser correctamente diseado para establecer este ciclo.3. La tensin principal de salida se invierte en el punto x, mientras que de la corriente en el punto y.4. Durante el tramo XY los SCRs A, B y C del rectificador P estn invertidos.5. De la misma forma ocurre con los SCRs D, E y F al final del semiciclo negativo donde el rectificador N invierte.6. As la operacin del convertidor sigue un orden de rectificacin e inversin de manera cclicaCICLOCONVERTIDORESCicloconvertidores de 6 y de 12 pulsos.

Cicloconvertidor trifsico de 6 pulsos con carga aislada.CICLOCONVERTIDORESCicloconvertidores de 6 y de 12 pulsos.

Forma de onda ideal de la tensin y corriente en la salida con factor de carga en atrasoTensin de salida paraun cicloconvertidor de 6pulsos.Tensin de salida paraun ciclonvertidor de 12pulsos.CICLOCONVERTIDORESOTRAS CONFIGURACIONES

CICLOCONVERTIDORESOTRAS CONFIGURACIONES

CICLOCONVERTIDORESTal como se ha indicado en los apartados anteriores, un cicloconvertidor, est formado por un rectificador de tipo P y otro rectificador de tipo N conectados en paralelo con la carga. Dada su disposicin en paralelo obliga a que los valores medios de ambos rectificadores sean iguales, lo cual no quiere decir que los valores instantneos tambin lo sean. Esta diferencia de tensiones instantneas provocar corrientes de circulacin internas.CICLOCONVERTIDORESPara evitar eliminar o conseguir reducir estas corrientes de circulacin, se emplean dos modos de funcionamiento:Funcionamiento sin corriente de circulacin.Funcionamiento con corriente de circulacin.CICLOCONVERTIDORESFuncionamiento sin corriente de circulacin:Consiste en que todo momento haya un convertidor conduciendo y el otro bloqueado.Por tanto si la corriente en la carga es positiva funciona el rectificador P, mientras el rectificador N queda bloqueado, lo cual hace que no pueda circular por sus tiristores ninguna corriente.a este tipo se le conoce como cicloconvertidor con impulsos de bloqueo.CICLOCONVERTIDORES

Formas de onda para un cicloconvertidor de tres pulsos con corriente de circulacinCICLOCONVERTIDORESFuncionamiento con corriente de circulacin:En este caso los convertidores individuales conducen a la vez y entre ellos se establece una intensidad de circulacin que es limitada por una bobina colocada a tal efecto.

CICLOCONVERTIDORES

Formas de onda para un cicloconvertidor de tres pulsos sin corriente de circulacin