Buenas Tareas

Capítulo I. Convertidores de CA-CD y
CD-CA
1.1 Convertidor CA-CD
Un convertidor de corriente alterna a corriente directa parte de un rectificador de
onda completa. Su carga puede ser puramente resistiva, figura 1.1a. La forma de onda de
salida del rectificador se muestra en la figura 1.1b. Al agregarle a este rectificador un
capacitor en paralelo tal como lo indica la figura 1.2a, elconvertidor se comporta como un
filtro ya que se produce un voltaje a la salida que es esencialmente continuo, 1.2b.
El convertidor CA-CD nos proporciona una señal de salida rectificada (casi
constante) de valor Vm, donde Vm es igual al valor pico del voltaje de entrada como se
muestra en la figura 1.2b. Este voltaje casi constante presenta una variación de ∆V0. Este
valor se puede considerar muypequeño y de esta manera encontrar el valor del resistor y
del capacitor para un valor de voltaje directo deseado, de acuerdo a la siguiente expresión
∆

 

                                                                 1.1  

Esta topología sirve como el primer bloque del diagrama I.1, asi como circuito
cargador de la batería del celular debido a que presenta a la salida un voltajeconstante.

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Figura 1. 1 a) Convertidor CA-CD carga R. b) Formas de onda de entrada y salida para el convertidor. [11]

Figura 1. 2 (a) Convertidor CA-CD carga R-C. (b) Voltaje de salida [11]

1.2. Convertidor CD-CA
Los convertidores de corriente directa a corriente alterna son utilizados como
drivers de motores y como fuentes de corriente alterna ininterrumpida y tienen como
objetivoproducir una señal de corriente alterna sinusoidal, cuya magnitud y frecuencia
puedan ser controladas [11]. Existen diversos tipos de convertidores inversores de los
cuales el convertidor de una sola pierna y el convertidor en puente de media y onda
completa, mostrados en las figuras 1.3 son los más comunes.
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Estas topologías generan una señal de salida que oscila entre el valor constante+Vd/2 y –
Vd/2 para medio puente y una sola pierna, y +Vd y –Vd para puente completo, figura 1.3. A
pesar de que esta señal es cuadrada, posteriormente se filtra para obtener una señal
senoidal.

Figura 1. 3 (a) Inversor medio puente. (b) Inversor puente completo. (c) Inversor de una sola pierna. [11]

En las topologías antes mencionadas existe lo que se conoce como conmutación
imperfecta,la cual es uno de los mayores contribuyentes a la pérdida de potencia en estos
convertidores. Estos dispositivos de conmutación absorben potencia cuando sus
interruptores se encienden o apagan, si la transición se produce cuando tanto el voltaje
como la corriente son diferentes de cero. Si se aumenta la frecuencia de conmutación, estas
transiciones suceden con mayor frecuencia y la pérdida depotencia media en los
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interruptores aumenta. En muchas ocasiones el uso de altas frecuencias es deseable por la
reducción significativa en tamaño de muchos dispositivos [7].
Para poder realizar conmutaciones de más altas frecuencias en los convertidores, las
pérdidas anteriormente mencionadas se pueden minimizar si cada interruptor en el
convertidor cambia su estado (de encendido aapagado o viceversa) cuando el voltaje a
través de él y/o la corriente es cero durante el instante de conmutación.
Para ilustrar los problemas asociados con la operación en modo de conmutación,
consideremos una de las piernas del convertidor de la figura 1.3c. La corriente de salida
puede tener ambas direcciones y puede asumirse como constante con magnitud I0 debido a
una carga inductiva. En lafigura 1.4 se muestran las formas de onda del voltaje y corriente,
por ejemplo, para el swtich T-. Inicialmente I0 se asume que fluye por T-. Si se aplica una
señal para apagar T-, el voltaje del interruptor vT- se incrementa hasta Vd (y presenta un
sobreimpulso debido a inductancias parásitas) y luego la corriente del interruptor iT- decae a
cero. Después de apagar T-, la corriente I0 fluye...