Convertidores de AC-AC

7/26/2019 Convertidores de AC-AC

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CONVERTIDORES

DE AC AC

ELECTRNICA DE POTENCIA


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CONTENIDO

Introduccin. Principios del Control Abrir y Cerrar.

Principios del Control de Fase.

Controlador Trifsico de Media Onda y Onda Completa.

Cicloconvertidor Monofsico y Trifsico.

Diseo de Convertidores de AC. Fuentes de Informacin.


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INTRODUCCIN

Para la transferencia de potencia, normalmente se utilizan 2 tipos de control1)Control de abrir y cerrar.

2)Control de ngulo de fase.

En el control de abrir y cerrar, los tiristores conectan la carga a la fuente deunos cuantos ciclos de voltaje de entrada y a continuacin la desconect

cuantos ciclos ms.En el control de ngulo de fase, los tiristores conectan la carga a la fudurante una porcin de cada uno de los ciclos de voltaje de entrada.


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INTRODUCCIN

Los controladores de voltaje de AC se pueden clasificar en 2 tipos:1)Controladores Monofsicos

2)Controladores Trifsicos

Ambos se subdividen en:

a) Control de Media Onda

b) Control de Onda Completa


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INTRODUCCIN

Los controladores de voltaje de AC suministran un voltaje de salida variafrecuencia del voltaje de salida es fija, adems el contenido armnespecialmente en el rango de voltajes de salida bajos.

Se puede obtener un voltaje de salida variable a frecuencias variablesconversiones de dos etapas:

1) De AC fija a DC variable. (Rectificadores Controlados)2) De DC fija a AC variable. (Inversores).


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INTRODUCCIN

Sin embargo los cicloconvertidores pueden eliminar la necesidad de convertidores intermedios. Un cicloconvertidor en un cambiador de frecueque convierte la potencia de AC a una frecuencia en potencia de frecuencotra mediante una conversin de AC a AC, sin necesidad de un eslabn deintermedio. stos ciclocontroladores se dividen en:

1)Ciclocontroladores Monofsicos.

2)Ciclocontroladores Trifsicos.


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PRINCIPIO DE CONTROL D

ABRIR Y CERRAR

Se puede explicar en un controlador de onda completa monofsico. El tiristoalimentacin de AC a la carga durante un tiempo tn; un pulso inhibidor deabre el interruptor durante un tiempo to. El tiempo activo, tn, est formado, pde un nmero entero de ciclos.

Debido a la conmutacin en voltaje y en corriente cero de los tiristores, las aconmutacin son reducidas.


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PRINCIPIOS DE CONTROL D

ABRIR Y CERRAR

Para un voltaje senoidal de entrada

Si el voltaje de entrada est conectado a lacarga durante n ciclos, y desconectadodurante m ciclos, el voltaje rms de salida (ode la carga) se puede determinar a partirde:

Donde k = n / (m + n), y se conoce como elciclo de trabajo; Vs es el voltaje rms defase.


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PRINCIPIOS DE CONTR

DE FASE

Se puede explicar haciendo referencia a un controlador monofsico de madecuado slo para cargas resistivas.

El flujo de potencia hacia la carga queda controlado, retrasando el ngulo detiristor T1. Debido a la presencia del diodo D1, el rango del control est voltaje rms efectivo de salida slo puede variar entre 70.7 y 100%.


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PRINCIPIOS DE CONTR

DE FASE

El voltaje de salida y la corriente de entrada son asimtricos y cocomponente de DC. Si hay un transformador de entrada, puede ocurrir un saturacin. Dado que el flujo de potencia est controlado durante el semicicde entrada, este tipo de controlador tambin se conoce como controlador uni


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PRINCIPIOS DE CONTR

DE FASE


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CONTROLADOR TRIFS

DE MEDIA ONDA

En el siguiente diagrama se muestra un controlador trifsico de media ondresistiva conectada en estrella. El flujo de corriente hacia la carga estmediante los tiristores T1, T3y T5; los diodos proporcionan la trayectoria deregreso. La secuencia de disparo de los tiristores es T1, T3, T5. Para corriente a travs del controlador de corriente, por lo menos un tiristor debe

El tiristor conduvoltaje de nodo que el de ctdispara.

Una vez que conduce, sldesactivarse ccorriente disminu


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CONTROLADOR TRIFS

DE MEDIA ONDA

Si Vs

es el valor rms del voltaje de entrada y definimos los voltajes instantn

Entonces los voltajes de lnea de entrada son:


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CONTROLADOR TRIFS

DE MEDIA ONDA

En las siguientes grficas se muestran la formas de onda de para los

entrada, salida y ngulos de conduccin de los dispositivos.


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CONTROLADOR TRIFS

DE MEDIA ONDA

Si conducen 3 dispositivos, ocurre una operacin normal trifsico y el voltade una fase es igual al voltaje de fase de entrada. Las combinaciones conduccin son:

a) Para 0 60, dos tiristores y un diodo conducen.

b) Para 0 60, dos tiristores y un diodo conducen.

c) Para 60 120, un tiristor y dos diodos conducen.

Si conducen al mismo tiempo 2 dispositivos, la corriente fluye slo a travs

la tercer lnea se puede considerar como circuito abierto. El voltaje laparecer a travs de 2 terminales de la carga y el voltaje de fase de samitad del voltaje de lnea.

Los pulsos de compuerta de los tiristores debern ser contnuos.


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CONTROLADOR TRIFS

DE MEDIA ONDA

La expresin para el voltaje rms de salida depende del ngulo de retraso:a) Para 0 90, el voltaje rms de fase de salida se determina de la siguiente

b) Para 90 120, el voltaje rms de fase de salida se determina de la siguie

c) Para 120 210, el voltaje rms de fase de salida se determina de la siguie


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CONTROLADOR TRIFS

DE MEDIA ONDA

En el caso de una carga en conexin delta, el voltaje de fase de salida dmismo que el voltaje lnea a lnea. Sin embargo, la corriente de lnea depender de la cantidad de dispositivos que conduzcan simultneamente.

Si conducen 3 dispositivos, la corriente de lnea y de fase seguirn la relade un sistema trifsico.

Si conducen al mismo tiempo 2 dispositivos, una terminal de la cargconsiderar como circuito abierto.


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CONTROLADOR TRIFS

DE MEDIA ONDA

Los dispositivos de potencia se pueden conectar juntos. Esta disposicin, un ensamble compacto, slo es posible si se tiene acceso al neutro de la ca


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CONTROLADOR TRIFS

DE ONDA COMPLETA

La operacin de este controlador es similar a la de un controlador de mexcepto porque la trayectoria de corriente de regreso est dada por los tiristT6en vez de los diodos.

La secuencia de disparo de los tiristores es T1, T2, T3, T4,T5, T6.


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CONTROLADOR TRIFS

DE ONDA COMPLETA

Si definimos los voltajes instantneos de entrada por fase como:

Los voltajes instantneos de lnea de entrada:


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CONTROLADOR TRIFS

DE ONDA COMPLETA

En las siguientes grficas se muestran la formas de onda de para los

entrada, salida y ngulos de conduccin de los dispositivos.


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CONTROLADOR TRIFS

DE ONDA COMPLETA

Una vez disparado, conducen tres tiristores. Un tiristor se desconecta

corriente intenta invertirse. Las condiciones se alternan entreds y tres conduccin:

a) Para 60 90, slo conducen dos tiristores en todo momento

b) Para 90 150, aunque conducen dos tiristores en todo momeperiodos en los que ningn tiristor est activo.

c) Para 150, no hay ningn periodo para dos tiristores en conduccinel voltaje de salida cero en= 150.

El rango del ngulo de retraso es:

0 150


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CONTROLADOR TRIFS

DE ONDA COMPLETA

Al igual que los controladores de media onda, la expresin para el voltaje

de salida depende del rango del ngulo de retraso:a) Para 0 60, el voltaje rms de fase de salida se determina de la siguiente

b) Para 60 90, el voltaje rms de fase de salida se determina de la siguient

c) Para 90 150, el voltaje rms de fase de salida se determina de la siguie


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CONTROLADOR TRIFS

DE ONDA COMPLETA

Los dispositivos de potencia de un controlador de onda completa se pued

una conexin. Este arreglo tambin se conoce como control de amarre ensamble de todos los tiristores en una sola unidad.


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CICLOCONTROLADO

MONOFSICO

El principio de operacin se explica a continuacib. Dos controladores m

controlados se operan como rectificadores de fuente. Sin embargo, susretraso son tales que el voltaje de salida de uno es igual y opuesto al otro.

Si el convertidor P est operando solo, el voltaje promedio de salida es poconvertidor N est operando, el voltaje de salida es negativo.


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CICLOCONTROLADO

MONOFSICO

La formas de onda para el voltaje de salida y las seales de compu

convertidores positivo y negativo, con el convertidor positivo activo durantTO/2 y el convertidor negativo operando durante un tiempo TO/2.


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CICLOCONTROLADO

MONOFSICO

Al igual que los convertidores duales, los valores instantneos de salida

resultar iguales. Es posible que circulen grandes corrientes armnicas econvertidores. Se puede eliminar la corriente circulatoria suprimiendo locompuerta hacia el convertidor que no est suministrando corriente deciclocontrolador monofsico con un transformador con derivacin centreactor intergrupo que mantiene un flujo continuo y tambin limita circulatoria.


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CICLOCONTROLADO

TRIFSICO

Los dos convertidores de AC a DC son rectificadores controlados t

convertidor positivo opera durante la mitad del periodo de la frecuencia dconvertidor negativo durante la otra mitad.

El anlisis de este ciclocontrolador es similar al de los convertidores mtrifsico.


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CICLOCONTROLADO

TRIFSICO

En la siguiente grfica se muestra la forma de onda de salida para una frecu

salida de 12 Hz:


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CICLOCONTROLADO

TRIFSICO

El control de los motores de AC requiere de un voltaje trifsico a frecuencia

cicloconvertidor se puede extender para suministrar una salida trifsica mconvertidores trifsicos. Cada fase est formada por seis tiristores y se necede 18 tiristores.


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DISEO DE

CONVERTIDORES DE A

Convertidor AC-AC Monofsico de Onda Completa (Carga R)


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DISEO DE

CONVERTIDORES DE A

Convertidor AC-AC Monofsico de Onda Completa (Cargas R y L)


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FUENTES DE INFORMAC

Electrnica de Potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones

Muhammad H. Rasid, Virgilio Gonzlez y Pozo, Agustn Surez FernndezPearson Educacin, 2004

Convertidores de AC-AC

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