Convertidor de ca a ca
Páginas: 6 (1432 palabras)
Publicado: 7 de diciembre de 2011
Convertidores CA/CA directos
Capítulo 6
Convertidores CA/CA directos
6.1
Introducción
En este capítulo se estudiará un tipo de convertidor que, a partir de una tensión de entrada alterna, produce en la salida una tensión también alterna pero de características distintas, sea en valor eficaz, sea en frecuencia, o en ambas. Cuando únicamente se altera el valor de la tensión alterna(CA), tenemos los llamados reguladores de tensión alterna (o reguladores de potencia alterna) y los que permiten obtener una salida con frecuencia distinta a la presente en la entrada, son los cicloconvertidores. En este capítulo se estudian en detalle los reguladores de tensión alterna.
6.2
Reguladores de tensión alterna
Los reguladores de tensión alterna son convertidores estáticos deenergía que permiten variar la potencia entregada a una determinada carga. En general, se controla la potencia mediante el control del valor eficaz de la tensión suministrada a la carga. De ahí el nombre de reguladores o controladores de tensión alterna Las aplicaciones más comunes de éste tipo de reguladores son: • • • • • • Calentamiento industrial (control de temperatura); Control de intensidadluminosa en lámparas incandescentes; Accionamiento de motores de CA; Arranque suave de motores de inducción; Compensación de energía reactiva Control de transformadores
Los dispositivos semiconductores de potencia empleados en tales convertidores son,
Convertidores CA/CA directos
típicamente, tiristores, trabajando en conmutación natural. En aplicaciones de baja potencia se puede haceruso de TRIACs, en cuanto que para potencias más elevadas se utilizan 2 SCRs en antiparalelo como se muestra en la figura 6.1.
vi =Vi.sen (ωt) carga
vi = Vi.sen (ωt) carga
Figura 6.1. Regulador de tensión (monofásico) con TRIAC y con SCRs.
Si bien existen diversos modos de control para los reguladores de corriente alterna, los más utilizados son: Control “on-off”, de paso por cero o porsecuencia. Control por ángulo de fase. Control por amplitud.
6.2.1 Control “ON-OFF”, de paso por cero o por secuencia El circuito de potencia es el que se muestra en la figura 6.1. El control por secuencia consiste en conectar o desconectar la alimentación de la carga (en general una resistencia) durante un determinado número de ciclos de la tensión de entrada al regulador. De hecho, laregulación se consigue anulando la tensión en la carga durante ciertos periodos de la tensión de alimentación. El intervalo de conducción y el de bloqueo del interruptor es típicamente de varios ciclos de la red. Este tipo de control se utiliza en aplicaciones que tienen una gran inercia mecánica o una elevada constante de tiempo térmica, es decir, se utiliza en situaciones en que la constante de tiempo dela carga es mucho mayor que el período de la red CA, (por ejemplo, en el calentamiento industrial o en el control de velocidad de grandes motores). Dado que se suelen utilizar tiristores como elementos de control, su disparo se realiza en el paso por cero de la tensión de alimentación. Ello permite una reducción importante en el número de armónicos generados. El control electrónico llevaincorporado un detector de paso por cero y un contador de semiperíodos para saber en qué instante se debe disparar cada tiristor. Un método para conseguir el control por secuencia es usar un generador de señal triangular de frecuencia fija que se compara con una señal continua de control. La señal diente de sierra establece la base de tiempo del sistema. La señal de referencia proviene del circuito decontrol de la variable a controlar (por ejemplo del circuito de control de la temperatura). La potencia entregada a la carga varia proporcionalmente a esta señal. La figura 6.2 ilustra este funcionamiento. Durante “n” ciclos la carga permanece conectada a la alimentación, en
Convertidores CA/CA directos
cuanto queda “m” ciclos permanece desconectada.
Vrampa VC
Tensión en la cerga...
Capítulo 6
Convertidores CA/CA directos
6.1
Introducción
En este capítulo se estudiará un tipo de convertidor que, a partir de una tensión de entrada alterna, produce en la salida una tensión también alterna pero de características distintas, sea en valor eficaz, sea en frecuencia, o en ambas. Cuando únicamente se altera el valor de la tensión alterna(CA), tenemos los llamados reguladores de tensión alterna (o reguladores de potencia alterna) y los que permiten obtener una salida con frecuencia distinta a la presente en la entrada, son los cicloconvertidores. En este capítulo se estudian en detalle los reguladores de tensión alterna.
6.2
Reguladores de tensión alterna
Los reguladores de tensión alterna son convertidores estáticos deenergía que permiten variar la potencia entregada a una determinada carga. En general, se controla la potencia mediante el control del valor eficaz de la tensión suministrada a la carga. De ahí el nombre de reguladores o controladores de tensión alterna Las aplicaciones más comunes de éste tipo de reguladores son: • • • • • • Calentamiento industrial (control de temperatura); Control de intensidadluminosa en lámparas incandescentes; Accionamiento de motores de CA; Arranque suave de motores de inducción; Compensación de energía reactiva Control de transformadores
Los dispositivos semiconductores de potencia empleados en tales convertidores son,
Convertidores CA/CA directos
típicamente, tiristores, trabajando en conmutación natural. En aplicaciones de baja potencia se puede haceruso de TRIACs, en cuanto que para potencias más elevadas se utilizan 2 SCRs en antiparalelo como se muestra en la figura 6.1.
vi =Vi.sen (ωt) carga
vi = Vi.sen (ωt) carga
Figura 6.1. Regulador de tensión (monofásico) con TRIAC y con SCRs.
Si bien existen diversos modos de control para los reguladores de corriente alterna, los más utilizados son: Control “on-off”, de paso por cero o porsecuencia. Control por ángulo de fase. Control por amplitud.
6.2.1 Control “ON-OFF”, de paso por cero o por secuencia El circuito de potencia es el que se muestra en la figura 6.1. El control por secuencia consiste en conectar o desconectar la alimentación de la carga (en general una resistencia) durante un determinado número de ciclos de la tensión de entrada al regulador. De hecho, laregulación se consigue anulando la tensión en la carga durante ciertos periodos de la tensión de alimentación. El intervalo de conducción y el de bloqueo del interruptor es típicamente de varios ciclos de la red. Este tipo de control se utiliza en aplicaciones que tienen una gran inercia mecánica o una elevada constante de tiempo térmica, es decir, se utiliza en situaciones en que la constante de tiempo dela carga es mucho mayor que el período de la red CA, (por ejemplo, en el calentamiento industrial o en el control de velocidad de grandes motores). Dado que se suelen utilizar tiristores como elementos de control, su disparo se realiza en el paso por cero de la tensión de alimentación. Ello permite una reducción importante en el número de armónicos generados. El control electrónico llevaincorporado un detector de paso por cero y un contador de semiperíodos para saber en qué instante se debe disparar cada tiristor. Un método para conseguir el control por secuencia es usar un generador de señal triangular de frecuencia fija que se compara con una señal continua de control. La señal diente de sierra establece la base de tiempo del sistema. La señal de referencia proviene del circuito decontrol de la variable a controlar (por ejemplo del circuito de control de la temperatura). La potencia entregada a la carga varia proporcionalmente a esta señal. La figura 6.2 ilustra este funcionamiento. Durante “n” ciclos la carga permanece conectada a la alimentación, en
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cuanto queda “m” ciclos permanece desconectada.
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