Convertidores controlados

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Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad Zacatenco

Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
Especialidad Electrónica

Electrónica de potencia I
“Practica 6. CONVERTIDORES CA-CD MONOFASICOS CONTROLADOS I“

Objetivos
El alumno:

-Observará los principales parámetros del SCR en su curva característica.

-Observará lascaracterísticas del rectificador controlado de media onda con carga R.

Introducción
Rectificadores controlados

Los rectificadores que hemos visto hasta ahora estaban basados en diodos, semiconductores sobre los cuales no tenemos ningún control ni de encendido (puesta en conducción) ni de apagado (bloqueo). Si queremos controlar la tensión de salida de un rectificador, es necesario utilizarsemiconductores de potencia que puedan ser controlados. Lo más usual es utilizar dispositivos de la familia de los tiristores.

Por tanto, se puede decir que los rectificadores controlados reciben este nombre por que utilizan un dispositivo de control, en este caso el tiristor. Se utilizan las mismas topologías que en el caso de los rectificadores no controlados, pero sustituyendo los diodos portiristores. La ventaja de utilizar tiristores viene dada por la capacidad de éstos de retardar su puesta en conducción, sucediendo ésta cuando la tensión ánodo-cátodo sea positiva y además reciba un pulso adecuado de tensión y corriente en su puerta.

Al retardar el ángulo de disparo es posible variar la tensión rectificada de salida, de ahí
el calificativo de “controlados”. En los rectificadorescontrolados, por lo tanto, se controla la puesta en conducción del tiristor y el bloqueo se realiza de forma natural cuando se anula la corriente por el dispositivo.

Convertidor- Rectificadores
Rectificador monofásico controlado de media onda y carga resistiva

La figura muestra la topología de un rectificador monofásico de media onda
controlado. Durante el semiciclo positivo de la tensión deentrada, la tensión ánodo-cátodo es positiva, de manera que el SCR puede entrar en conducción. Si en el instante α respecto al paso por cero de la tensión de entrada el circuito de control genera un pulso en la puerta del SCR, éste empezará a conducir, haciendo que circule corriente por la carga. En el instante π, la tensión en la carga se anula, provocando que la corriente sea nula y enconsecuencia, bloqueando de forma natural el SCR. El ángulo de disparo α o ángulo de fase se expresa en grados, para que su valor sea independiente de la frecuencia, si bien en la realidad equivale a unos ciertos milisegundos.

Controlando el ángulo de disparo de los tiristores somos capaces de enviar más o menos energía a la carga, con lo que estamos controlando el valor medio de la tensión de salida delrectificador. La figura muestra las formas de onda de la tensión de entrada, la tensión en la de carga, la corriente en la carga y la tensión ánodo-cátodo del SCR.

Tensión media en la carga: Si Vmax es el valor de pico de la tensión de entrada, tenemos que:

Para α=0°, la tensión media en la carga será:

valor que corresponde a un rectificador monofásico de media onda no controlado.Tensión eficaz en la carga:

Para α=0°, la tensión eficaz será

, valor que corresponde a un rectificador monofásico de media onda no controlado.

Tensión inversa máxima soportada por el tiristor (VR): Esta tensión será la máxima de entrada para α = π/2, por lo tanto:

Corriente media en la carga:

Corriente eficaz en la carga:

El uso en la industria de este tipo de rectificador es casinulo debido a que la tensión
de salida presenta un excesivo rizado de baja frecuencia.

Material
-Un SCR C106D ó BT151.
-Resistor de valor por calcular.
-Un circuito de control digital para el disparo del SCR basado en dispositivos discretos e integrados o en un microcontrolador, previamente diseñado.
Desarrollo
1.- Diseñar un circuito basado en transistores bipolares que funcione como...
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