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Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna TEMA 7 Convertidores alterna-alterna Lección 18: Introducción Lección 19: Reguladores de alterna.

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1 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna TEMA 7 Convertidores alterna-alterna Lección 18: Introducción Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos Lección 20: Reguladores de alterna trifásicos Lección 21: Cicloconvertidores

2 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna 19.1 Regulador de alterna con control integral 19.2 Regulador de alterna con control de fase Unidireccional Bidireccional 19.3 Regulador de tiristores con cátodo común 19.4 Regulador con 1 tiristor y 4 diodos 19.5 Reguladores basados en transformadores con tomas TEMA 7 Convertidores alterna-alterna Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos

3 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Control integral 19.1 Reguladores de alterna monofásico con control integral u g (t) T1T1 T2T2 L R i T1 i T2 u S (t) El control se efectúa dejando pasar un número entero de semiciclos. El contenido armónico introducido en la red es mucho más reducido, puesto que las conmutaciones se realizan en el paso por cero. m semiciclos n semiciclos u S (t) Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos u g (t) i G1 (t) i G2 (t) iSiS

4 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Control integral 19.1 Reguladores de alterna monofásico con control integral m semiciclos n semiciclos u S (t) Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos u g (t) i G1 (t) i G2 (t) El valor eficaz de la tensión de salida es: n es el número de ciclos que la entrada está conectada a la carga; m es el número de ciclos que la entrada está desconectada; n/(m+n) es el ciclo de trabajo

5 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Control integral 19.1 Reguladores de alterna monofásico con control integral m semiciclos n semiciclos u S (t) Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos u g (t) i G1 (t) i G2 (t) Aplicaciones Este tipo de control se utiliza en aplicaciones donde se tiene una dinámica lenta. Por ejemplo: 1.- se tiene una alta inercia mecánica (control de motores de alterna) 2.- se tiene una alta constante de tiempo térmica (calefacción industrial, calentamiento por inducción, etc.)

6 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Control de fase unidireccional 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase u g (t) T D L R iTiT iDiD u S (t) δ Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos u g (t) i G (t) Debido al diodo, el rango de control está limitado. La tensión de salida y la corriente de entrada son asimétricos y contienen un nivel de continua (problema de saturación si se utiliza un posible transformador de entrada en la carga). Aplicaciones de poca potencia: Calefacción, iluminación, etc. Carga resistiva pura iSiS

7 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Control de fase unidireccional 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase δ u S (t) Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos u g (t) i G (t) El valor eficaz de la tensión de salida es: El valor medio de la tensión de salida es: (Apenas se utiliza debido al peligro de saturación del posible transformador de entrada en la carga que produce el nivel de continua). Carga resistiva pura

8 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Control de fase bidireccional 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase δ u S (t) Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos u g (t) i G1 (t) u g (t) T1T1 T2T2 L R i T1 i T2 u S (t) i G2 (t) Debido al tiristor T 2, el rango de control es total. La tensión de salida y la corriente de entrada son simétricos. El valor eficaz de la tensión de salida es: iSiS

9 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Control de fase bidireccional (carga inductiva) 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase δ u S (t) Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos u g (t) i G1 (t) i G2 (t) Es el caso más habitual, la impedancia de la carga es: En t 1 se dispara T 1, aplicándose la tensión de entrada a la carga. Para hallar la expresión de la corriente se resuelve la ecuación diferencial: Resolviendo:

10 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Control de fase bidireccional (carga inductiva) 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos La intensidad se anula en t 2, (bloqueándose T 1 ) En t 3, se dispara T 2. Por la carga comienza a circular corriente negativa. Para que esta corriente se apague naturalmente, es preciso que: Si δ=φ, la intensidad carece de transitorio y es senoidal, y la tensión de salida es máxima. Así, el control se realiza variando δ desde φ hasta π. δ u S (t) u g (t) φ t2t2 t3t3 t1t1

11 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Control de fase bidireccional (carga inductiva) 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos δ u S (t) u g (t) i G1 (t) i G2 (t) El valor eficaz de la tensión de salida es:

12 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Control de fase bidireccional (carga inductiva) 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos δ u S (t) u g (t) i G1 (t) i G2 (t) El valor eficaz del armónico fundamental de la tensión es (Desarrollo de Fourier): Donde: La distorsión armónica total de la tensión de salida es:

13 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Control integral o de fase bidireccional 19.3 Regulador de tiristores con cátodo común δ u S (t) Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos u g (t) i G1 (t) u g (t) T1T1 T2T2 R i T1 i T2 u S (t) i G2 (t) iSiS D2D2 D1D1 i D2 i D1 El circuito de disparo es mucho más sencillo (ambos pulsos de disparo con la misma referencia) Inconveniente: La caída de tensión en el interruptor en conducción equivale a dos semiconductores puestos en serie.

14 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Control integral o de fase bidireccional 19.4 Regulador con un tiristor y cuatro diodos δ u S (t) Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos u g (t) i G (t) u g (t) T1T1 D2D2 R u S (t) iSiS D3D3 D4D4 D1D1 La caída de tensión es aún mayor, equivalente a tres semiconductores en serie. El tiristor conduce la corriente de la carga rectificada, es decir, prácticamente continua. Por eso, el apagado es muy difícil si la carga tiene un cierto carácter inductivo. (Solo válido para cargas prácticamente resistivas).

15 Universidad de Oviedo Tema 7: Convertidores Alterna-Alterna Lección 18: Introducción U g (t) u S (t) La tensión de salida tiene menor margen de variación y se necesita un autotransformador. El valor instantáneo de la tensión de salida es el del valor máximo o del mínimo. Z Control de fase 19.5 Regulador basado en transformador con tomas (regulador diferencial) Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos δ u e2 (t) u e1 (t) u S (t) u e2 (t) u e1 (t)


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