TEMA 7 Convertidores alterna-alterna Lección 18: Introducción Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos Lección 20: Reguladores de alterna trifásicos Lección 21: Cicloconvertidores

TEMA 7 Convertidores alterna-alterna Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.1 Regulador de alterna con control integral 19.2 Regulador de alterna con control de fase 19.2.1 Unidireccional 19.2.2 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

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.1 Reguladores de alterna monofásico con control integral Control integral 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. ug(t) iT1 T1 iG1(t) iS iG2(t) ug(t) T2 iT2 L uS(t) n semiciclos m semiciclos uS(t) R

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.1 Reguladores de alterna monofásico con control integral Control integral El valor eficaz de la tensión de salida es: ug(t) iG1(t) iG2(t) 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 uS(t) n semiciclos m semiciclos

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.1 Reguladores de alterna monofásico con control integral Control integral Aplicaciones ug(t) 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.) iG1(t) iG2(t) uS(t) n semiciclos m semiciclos

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase Control de fase unidireccional iT T δ iS ug(t) ug(t) D iD L uS(t) R iG(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. uS(t) Carga resistiva pura

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase Control de fase unidireccional δ El valor eficaz de la tensión de salida es: ug(t) iG(t) El valor medio de la tensión de salida es: uS(t) (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

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase Control de fase bidireccional T1 iT1 δ iS ug(t) ug(t) T2 iT2 L uS(t) iG1(t) R iG2(t) Debido al tiristor T2, el rango de control es total. La tensión de salida y la corriente de entrada son simétricos. uS(t) El valor eficaz de la tensión de salida es:

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase Control de fase bidireccional (carga inductiva) δ Es el caso más habitual, la impedancia de la carga es: ug(t) En t1 se dispara T1, aplicándose la tensión de entrada a la carga. Para hallar la expresión de la corriente se resuelve la ecuación diferencial: iG1(t) iG2(t) uS(t) Resolviendo:

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase Control de fase bidireccional (carga inductiva) φ ug(t) uS(t) La intensidad se anula en t2, (bloqueándose T1) δ En t3, se dispara T2. Por la carga comienza a circular corriente negativa. Para que esta corriente se apague naturalmente, es preciso que: t1 t2 t3 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.

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase Control de fase bidireccional (carga inductiva) δ El valor eficaz de la tensión de salida es: ug(t) iG1(t) iG2(t) uS(t)

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.2 Reguladores de alterna monofásico con control de fase Control de fase bidireccional (carga inductiva) δ El valor eficaz del armónico fundamental de la tensión es (Desarrollo de Fourier): ug(t) Donde: iG1(t) iG2(t) uS(t) La distorsión armónica total de la tensión de salida es:

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.3 Regulador de tiristores con cátodo común Control integral o de fase bidireccional T1 T2 δ iS ug(t) iT1 iT2 iD2 iD1 ug(t) D2 D1 R uS(t) iG1(t) iG2(t) uS(t) 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.

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos 19.4 Regulador con un tiristor y cuatro diodos Control integral o de fase bidireccional D1 D2 δ iS ug(t) T1 ug(t) D3 D4 R uS(t) iG(t) uS(t) 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).

Lección 19: Reguladores de alterna monofásicos Lección 18: Introducción 19.5 Regulador basado en transformador con tomas (regulador diferencial) Control de fase 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. uS(t) ue2(t) ue2(t) ue1(t) Ug(t) uS(t) δ Z ue1(t)