Rectificador trifásico semicontrolado en puente con carga resistiva Se considera oportuno, como pequeña aclaración e iniciación a los RTSX , una comparación entre los rectificadores trifásicos totalmente controlados y los semicontrolados. El máximo alfa (periodo de conducción) en un semicontrolado es de 180 grados, en cambio el máximo alfa en un Totalmente controlado es de 120 grados. En un semicontrolado el control solo realiza un disparo, es decir uno se producía por cuenta de los diodos y por cuenta del control (tiristores), en el caso del totalmente controlado el control debe realizar dos disparos simultáneos, uno para un tiristor superior y uno para un tiristor inferior. El control en un totalmente controlado es más complejo, ya sea por aumento del tamaño del circuito si el control es analógico, o uso de un algoritmo más complejo si se aplica un microcontrolador. Esquema del circuito Como se ha mencionado, en este apartado se trabaja con el módulo indicado unido a una carga de tipo resistiva pura como se muestra en la figura. La tensión que aparecerá en la carga estará sincronizada con la tensión compuesta después de que alguno de los tiristores se active y entre en conducción junto a uno de los diodos siempre dos a dos tiristor con diodo. La secuencia de conducción de los tiristores con los diodos sera de T1-D6 para V12, T1-D2 para V13, T3-D2 para V23, T3-D4 para V21, T5-D4 para V31 y T5-D6 para V32. D1, D3 y D5. Los tiristores permanecen un máximo de 120º en conducción y solo controlables al inicio de los semiciclos positivos a las tensiones compuestas V12, V23, V31 . Simulación Se plantea la simulación del circuito indicado. En ella, primero se declaran los parámetros de nuestro circuito, después la fuente de alterna y los puntos a los que dicha fuente alimenta. Después, se declara el rectificador semicontrolado en puente y por último la conexión de la carga al rectificador. Para finalizar llamamos a la librería donde están los subcircuitos (fuente de alterna y rectificador) y determinamos los tiempos de simulación. Gráfica de tensiones obtenida: Se puede observar que la gráfica obtenida es correcta, ya que como se ha estudiado, en un módulo de rectificación puente trifásico, la tensión en la carga sigue las tensiones compuestas y aparecen 6 lóbulos correspondientes a la conducción de T1-D6 para V12, T1-D2 para V13, T3D2 para V23, T3-D4 para V21, T5-D4 para V31 y T5-D6 para V32, con lo que se observa que la frecuencia de salida es 6 veces la de entrada. Asimismo, con un punto de disparo de 30º podemos observar que solo controlamos el disparo en tres puntos (V1,2 , V2,3 , V3,1) ya que en la polaridad inversa hay un cambio de conducción en los diodos pero no en los tiristores. Gráfica de intensidades obtenida: Se puede observar que la gráfica obtenida es correcta ya que coincide el disparo de los tiristores con el inicio de la conducción. En el punto de disparo de 30º podemos observar que solo controlamos el disparo en tres puntos (V1,2 , V2,3 , V3,1) ya que en la polaridad inversa hay un cambio de conducción en los diodos pero no en los tiristores y se observa la onda completa correspondiente a los semiciclos negativos Convertidor CC – CA (Inversor) Los inversores son sistemas electrónicos de potencia que convierten la tensión o corriente continua en tensión o corriente alterna de amplitud y frecuencia variable. Los inversores se clasifican en inversores fuente de tensión y fuente de corriente en el sentido de la fuente que está conectada a la entrada, de estos es, si la fuente es de tensión o de corriente constante como se muestra en la figura. Los inversores fuente de tensión son implementados generalmente usando tecnologías de dispositivos como IGBT o GTO mientras que, para implementar los inversores fuente de corriente, se emplean tecnologías como tiristores o GTO para aplicaciones de gran potencia. Los inversores pueden ser monofásicos o polifásicos, generando ondas de tensión o corriente bipolar o alterna simétricas y balanceadas, permitiendo además el flujo bi-direccional de potencia. Operación del Inversor monofásico semipuente Inversor de tensión semipuente En la figuras anteriores se muestra la topología del inversor semipuente en la que se requiere de dos condensadores de gran capacidad para la obtener del neutro circuito inversor y para que cada condensador mantenga la tensión E/2. Es evidente que las dos llaves de potencia S1 y S2 no pueden conducir al mismo tiempo porque se produciría un cortocircuito entre los terminales de la fuente. En las figuras se muestran las formas de onda de tensión y corriente en la carga y en las llaves de potencia, diodos y de entrada al inversor Corriente de entrada al inversor Tensión en la carga Corriente en la carga Estado Numero de estado Vo S1 en ON y S2 en OFF 1 E/2 S2 en ON y S1 en OFF 2 -E/2 S1 y S2 ambos en OFF 3 -E/2 E/2 Elemento que conduce S1, si io > 0 D1 si io < 0 D2, si io > 0 S2, si io < 0 D2 si io > 0 D1 si io < 0 En la operación del inversor se establece dos estados definidos (Estado 1 y 2) y uno indefinido (estado 3) Valor eficaz de la tensión de salida𝑉0(𝑟𝑚𝑠) 1 𝑇⁄2 𝑉0(𝑟𝑚𝑠) = (2 ∫ (𝐸 ⁄ 2)2 . 𝑑𝑡)1⁄2 𝑇 0 𝑉0(𝑟𝑚𝑠) = 𝐸 2 Control de la tensión de salida del inversor Esta técnica permite el accionamiento de los semiconductores de potencia para controlar la magnitud y frecuencia de la tensión de salida. Además, permite controlar el contenido armónico mejorando la calidad de la onda de tensión. Los métodos de modulación de largura de pulso se pueden dividir en realimentados y no realimentados. Entre los métodos no realimentados se puede mencionar: · La modulación sinusoidal natural SPWM (analógico). · La modulación sinusoidal por muestreo regular simétrico y asimétrico (digital). · La modulación por eliminación selectiva de armónicos. SHEPWM. · La modulación por vector espacial SVPWM. · La modulación por técnicas de Optimización. Control del inversor de tensión como fuente de corriente Si la fuente de tensión E tiene suficiente nivel, se puede implementar un lazo de control (realimentación) de corriente muy rápido, que mantendrá la corriente de carga cerca del valor de la corriente de referencia. Para este fin se puede emplear un método de modulación de largura de pulso de frecuencia de conmutación constante o el método de control de corriente por Histéresis o control ON – OFF de corriente. Este método tiene la ventaja de presentar una rápida respuesta ante rápidas solicitaciones de corriente, pero con frecuencia de conmutación variable. Inversor monofásico con control on-off de corriente Forma de onda de corriente obtenida en un inversor monofásico semipuente alimentando a una carga inductiva y control de corriente on-off 1 Forma de onda de tensión aplicada a la carga inductiva producida por el control on-off corriente
