Conversión CA/CA CA/CA. Reguladores de alterna Tema 4

Tema 4. Reguladores alterna

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SITUACIÓN DENTRO DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

CONVERTIDORES CC/CC

RECTIFICADORES

INVERSORES

REGULADORES DE ALTERNA

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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.

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CLASIFICACIÓN DE LOS REGULADORES DE ALTERNA

1. POR TIPOS DE REGULADORES •

TOTALES



DIFERENCIALES

2. POR TIPOS DE CONTROL •

DE FASE



INTEGRAL



CICLOCONVERTIDORES

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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)

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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 -

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+ Vo -

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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

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Tensión de entrada

400.00

200.00

Vo

0.02

VakT1

Tensión de entrada

0.04

Tensión ánodo-cátodo T1

0.06

0.

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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)

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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

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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.

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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.

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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



3π TO/2 3π

0 αn 0 0

αp

π









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.

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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

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