convertidores con tiristores

8/16/2019 Convertidores Con Tiristores

1/30

Universidad de Oviedo

Lección 8

Convertidores CA/CC y CA/CAcon tiristores

Diseño de Sistemas Electrónicos de Potencia

4º Curso. Grado en Ingeniera en !ecnologas y

Servicios de !elecomunicación


2/30

C

o n v e r t i d o r e s

c o n

t i r i s t o r e s

" Hasta los años 70, la mayor parte de la electrónica de potencia se

basaba en el uso de tiristores (especialmente SCs! como interruptores

controlados

" Con SCs se diseñaban convertidores CC"CC, CC"C#, C#"CC y C#"C#

" $n la actualidad, en la mayor%a de las aplicaciones de electrónica de

potencia los interruptores controlados son &OS'$s o )*+s (a

potencias muy altas se siuen utili-ando SCs y *Os!

" .osotros vamos a estudiar los siuientes convertidores basados en

tiristores/

Convertidores C#"CC/

" ecti1icadores tri12sicos controlados (con SCs!

" ecti1icadores tri12sicos semicontrolados (con SCs ydiodos!

Convertidores C#"C#/

" Controladores de 1ase mono12sicos (con )#Cs!

)ntroducción


3/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

ecti1icador tri12sico no controlado de media onda

0 30 40 50 60

600

400

0

400

ms

600

v

#

##

vS

v

9

9S

9

vO

#

$

i

i

iS

iO

v vvS

vO:med

vO

!t1 4(sen;v red, ⋅

π

⋅

π 5sen;

5v ,med : O

&onta


4/30

C


c o n

t i r i s t o r e s


0 30 40 50 60600

400

0

400

ms

600

v

&onta


5/30

C


c o n

t i r i s t o r e s


0 30 40 50 60

600

400

0

400

ms

600

v vvS

vO:med

!t1 4(sen;v red, ⋅

π

⋅

π 5sen;

5v ,med : O

&onta


6/30

C


c o n

t i r i s t o r e s


0 30 40 50 60600

400

0

400

ms

600

v

&onta


7/30

vO

vSv

C


c o n

t i r i s t o r e s

ecti1icador tri12sico

no controlado de

onda completa

v#

##

vS

v

93 9S3 93

94 9S4 94

;O

#

$

600

400

0

400

600

A00

0 30 40 50 60 ms

v

vO:med" $ 54?,5 ;

(450 ; e1icaces!

vB:0

v.:0

vO > vB:0 v.:0

π

⋅

π 5sen;

54v ,med : O

i


8/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

0 30 40 50 60600

400

0

400

ms

600

v

0 30 40 50 60600

400

0

400

ms

600

v

Con cara resistiva

Con cara muy

inductiva

" Corriente por una 1ase

ecti1icador tri12sico no controlado de onda completa

i

i


9/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

ecti1icador tri12sico controlado de media onda

0 30 40 50 60600

400

0

400

ms

600

v vvS

&onta


10/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta


11/30

C


c o n

t i r i s t o r e s



12/30

C


c o n

t i r i s t o r e s



13/30

C


c o n

t i r i s t o r e s



14/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta 0,635?K;

vO

i

vO

#

$

#

$vO:med

vO

#

$

#

$vO:med

Basiva #ctiva

vO:med

α > 340D


15/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta A0D

450 ;

(e1icaces!

356,? ;

v

#

##

vS

v

S

i

i

iS

iO

vO

#

$

#

$vO:med

α

> 340D

450 ;

(e1icaces!356,? ;

La bater%a se est2 carando/

$l circuito opera como recti1icador

La bater%a se est2 descarando/

$l circuito opera como inversor

Cara muy inductiva

)nversor no autónomo


16/30

C


c o n

t i r i s t o r e s



17/30

C


c o n

t i r i s t o r e s



18/30

C


c o n

t i r i s t o r e s



19/30

C


c o n

t i r i s t o r e s



20/30

vO:medvO

vSv

C


c o n

t i r i s t o r e s

ecti1icador tri12sico controlado

de onda completa

600

400

0

400

600

A00

0 30 40 50 60 ms

v

vB:0

vO > vB:0 v.:0

!Kcos(5

sen;5

4v ,med : O α

π

⋅

π

v#

##

vS

v

3 S3 3

4 S4 4

;O

#

$

v.:0

i

" $ 54?,5 ;

α > 40D

α

α

vO:med > 3,??6K;

Baraα ≤

A0D con cualJuier tipode cara o para cualJuier

α

con cara muy inductiva/


21/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

" 'ormas de onda de

tensión para cualJuier

α con cara muy

inductiva

α > A0D

α

> 7?D

vO:med > 0,847K;

ecti1icador tri12sico controlado de onda completa

vSv400

0

400

600

A00

v

vO

vO:med > 0,648K;

0 30 40 50 60 ms

400

0

400

600

A00

vSv v

vO

ecti1icador


22/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

" 'ormas de onda de

tensión para cualJuier

α con cara muy

inductiva

α > 0D

α

> 340D

vO:med > 0


vSv

400

0

400

600

A00

v

vO:med > 0,847K;

vSv

600

400

0

400

600

0 30 40 50 60 ms

v

vO)nversor no autónomo

'ronterarecti1icadorinversor

vO


23/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

" 'ormas de onda de corriente con cara muy inductiva

400

600

0

0

vα

> 40D400

600

0

0

v α > A0D


0 30 40 50 60 ms

400

600

0

0

vα > 0D

0 30 40 50 60 ms

400

600

0

0

v α > 340D

i i

ii

ecti1icador ecti1icador

'rontera )nversor

ti1i d t i12 i t l d d d l t


24/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

" 'ormas de onda de

tensión con cara

resistiva pura (para α

≤

A0D es iual Juecon cara inductiva!

α > A0D

α > 0D


vSv400

0

400

600

A00

v

vO

0 30 40 50 60 ms

400

0

400

600

A00

vSv v

vO

vO:med > 0,847K;

vO:med > 0,444K;

α

π

⋅

=

Asen3;

55v

,med : O

ti1i d t i12 i t l d d d l t


25/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

" 'ormas de onda de corriente con cara resistiva pura

400

600

0

0

vα

> 0D400

600

0

0

v α > 40D


0 30 40 50 60 ms

400

600

0

0

vα > A0D

0 30 40 50 60 ms

400

600

0

0

v α > 0D

i i

i i

i

(cara muy

inductiva!

i

(cara muy

inductiva!

i

(cara muyinductiva!

i

(cara muyinductiva!

ti1i d t i12 i i t l d


26/30

vO:med

vSv

C


c o n

t i r i s t o r e s

ecti1icador tri12sico semicontrolado

600

400

0

400

600

A00

0 30 40 50 60 ms

v

vB:0

vO > vB:0 v.:0

!cos(3K5

sen;5

v med : O α

π

⋅

π

v#

##

vS

v

S

9 9S 9

;O

#

$

v.:0

i

" $ 54?,5 ;

α > 40D

α

vO:med > 3,A06K;

" $st2 compuesto por

5 SCs y 5 diodos

vO

Baraα ≤

A0D con cualJuier

tipo de cara/

ti1i d t i12 i i t l d


27/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

" 'ormas de onda de

tensión para cara

inductiva o resistiva

α > 6?D

α > 0D

vO:med > 3,634K;

ecti1icador tri12sico semicontrolado

vSv400

0

400

600

A00

v

vO:med > 0,847K;

0 30 40 50 60 ms

400

0

400

600

A00

vSv v

.unca @ay tensión

neativa en la cara

(los diodos lo impiden!

vO

vO

ti1i d t i12 i d ( i ti i t !


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C


c o n

t i r i s t o r e s

" Con el control adecuado de los interruptores se puede

conseuir controlar la corriente por las entradas (Jue puede ser

senoidal en 1ase con la tensión! y la tensión de salida

" Con interuptores bidireccionales en corriente y tensión se

puede conseuir Jue el recti1icador 1uncione como inversor

suministrando corriente senoidal en 1ase con la tensión de

entrada

" Su estudio no se puede abordar en esta asinatura

ecti1icadores tri12sicos modernos (sin tiristores!

v#

##

vS

v

S3 SS3 S3

S4 SS4

S4

#

$

L

L

L

C;O

#

$



29/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

$l convertidor E+acTto+acTF


v #

##

vS

v

S3 SS3 S3

S4 SS4 S4

#

$

L

L

L

C

v

vS

v

S3SS3S3

S4SS4S4

L

L

L

" Bermite enerar C# desde C#, cambiando la 1recuencia

" Bermite recuperar ener%a desde caras activas" $s ideal para controlar motores de E


30/30

C


c o n

t i r i s t o r e s

eciben el nombre de Econtroladores de 1aseF

Convertidores C# "C# mono12sicos sin cambio de 1recuencia

" $s un circuito muy utili-ado (control de intensidad luminosa, control

de velocidad de motores de colector, control continuo de cale1acción

elctrica, etcR!

" Cuando la tensión en el condensador C3 alcan-a la tensión de disparo

del 9)#C 9i3 (t%picamente 50 ;!, se dispara el )#C r 3 y, por tanto, se

aplica tensión a la cara

" $l instante en el Jue se dispara el 9)#C depende de la resistencia

variable v Controlando su valor se controla el 2nulo de des1ase yt t l t i li d l

v

#

#

$C3

;L# $

r 3;

9i3

α

;L ;L

;L ;Lα > 0D

α

> 50Dα

> A0D

α > 340D

convertidores con tiristores

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