Tema 4. Conversión CA/CA. Reguladores de - OCW
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Conversión CA/CA CA/CA. Reguladores de alterna Tema 4 Tema 4. Reguladores alterna http://gsep.uc3m.es SITUACIÓN DENTRO DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA CONVERTIDORES CC/CC RECTIFICADORES INVERSORES REGULADORES DE ALTERNA Tema 4. Reguladores alterna http://gsep.uc3m.es 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. Tema 4. Reguladores alterna http://gsep.uc3m.es CLASIFICACIÓN DE LOS REGULADORES DE ALTERNA 1. POR TIPOS DE REGULADORES • TOTALES • DIFERENCIALES 2. POR TIPOS DE CONTROL • DE FASE • INTEGRAL • CICLOCONVERTIDORES Tema 4. Reguladores alterna http://gsep.uc3m.es 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) Tema 4. Reguladores alterna http://gsep.uc3m.es 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 - Tema 4. Reguladores alterna + Vo - http://gsep.uc3m.es 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 Tema 4. Reguladores alterna Tensión de entrada 400.00 200.00 Vo 0.02 VakT1 Tensión de entrada 0.04 Tensión ánodo-cátodo T1 0.06 0. http://gsep.uc3m.es 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) Tema 4. Reguladores alterna http://gsep.uc3m.es 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. Tema 4. Reguladores alterna http://gsep.uc3m.es 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. Tema 4. Reguladores alterna http://gsep.uc3m.es 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. Tema 4. Reguladores alterna http://gsep.uc3m.es 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. Tema 4. Reguladores alterna http://gsep.uc3m.es 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. Tema 4. Reguladores alterna http://gsep.uc3m.es
