Conmutacion forzada

Conmutación forzada

En algunos circuitos de tiristor, el voltaje de entrada es de cd, para desactivar al tiristor, la corriente en sentido directo del tiristor se obliga a pasar por cero utilizando un circuito adicional conocido como circuito de conmutación. Esta técnica se conoce como conmutación forzada y por le común se aplica en los convertidores de cd a cd (pulsadores) y en convertidoresde cd a ca (inversores). La conmutación forzada de un tiristor se puede lograr de siete maneras diferentes, que pueden clasificarse como:
* Auto conmutación
* Conmutación por impulso
* Conmutación por pulso resonante
* Conmutación complementaria
* Conmutación por pulso externo
* Conmutación del lado de la carga
* Conmutación del lado de la línea
Estaclasificación de las conmutaciones forzadas se basa en la disposición de los componentes del circuito de conmutación y en la forma en que la corriente de un tiristor se fuerza a cero. El circuito de conmutación está formado por lo general de un capacitar, un inductor y uno o más tiristores y/o diodos.

Auto conmutación

Figura 1
En este tipo de conmutación, el tiristor es desactivado debido a lascaracterísticas naturales del circuito. En el circuito de la figura 1a, con la hipótesis de que el capacitar está inicialmente sin carga. Cuando se activa el tiristor T1, la corriente de carga
el capacitar i está dada por,

Con condiciones iniciales vc(t = 0) = 0 e i(t = 0) = 0, la solución de la ecuación da la corriente de carga i como:

y el voltaje del capacitar como

donde .
Despuésdel tiempo t = to = , la corriente de carga se convierte en cero y el tiristor T1 se interrumpe por sí mismo.

Una vez que el tiristor T1 es disparado, existe un retraso de to segundos antes de que T1 sea desactivado, por lo que to puede llamarse el tiempo de conmutación del circuito. Este método de desactivación de un tiristor se conoce como auto conmutación y se dice que el tiristor T1 estáauto conmutado. Cuando la corriente del circuito se abate hasta cero, el capacitor se carga hasta 2Vs. Las formas de onda se muestran en la figura 1b.
En la figura 2a aparece un circuito típico en el que el capacitor tiene un voltaje inicial -Vo. Cuando se dispara el tiristor T1, la corriente que fluirá a través del circuito está dada por:

Con un voltaje inicial vc(t = 0) = -Vo e i(t = 0) =0, la ecuación anterior da la corriente del capacitor como

y el voltaje del capacitar como

Después del tiempo t = tr = to = , la corriente se convierte en cero y el voltaje del capacitor se invierte a Vo. tr se conoce como el tiempo de inversión. Las formas de onda se muestran en figura 2b.

Figura 2

Conmutación por impulso

Figura 3
En la figura 3 se muestra un circuitoconmutado por impulso. El capacitar está cargado inicialmente a un voltaje de -Vo con la polaridad que se muestra.
Supongamos que el tiristor T1 está inicialmente conduciendo y tiene una corriente de carga Im. Cuando se dispara el tiristor auxiliar T2, el tiristor T1 queda con polarización inversa, debido al voltaje del capacitor, y T1 se desactiva. La corriente a través del tiristor T1 dejará de fluiry el capacitor conducirá la corriente de carga. El capacitor se descargará desde -Vo hasta cero y a continuación cargará al voltaje de cd de entrada Vs, cuando la corriente del capacitar pase por cero y el tiristor T2 se desactive. La inversión de carga del capacitar desde Vo(=Vs) hasta -Vo ocurre entonces al disparar el tiristor T3. El tiristor T3 es autoconmutado en forma similar al circuito dela figura 2.

Figura 4
El circuito equivalente durante el período de conmutación aparece en la figura 4a. Los voltajes del tiristor y del capacitar se muestran en la figura 4b. El tiempo requerido para que se descargue el capacitar desde -Vo hasta cero se conoce como tiempo de desactivación del circuito toff y debe ser mayor que el tiempo de desactivación del tiristor tq. toff también se...