Convertidores CACA Directos

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 de energía quepermiten 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:
•
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Calentamiento industrial (control de temperatura);
Control de intensidad luminosa enlámparas 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,

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típicamente, tiristores, trabajando en conmutación natural.
En aplicaciones de baja potencia se puede hacer uso de TRIACs, en cuantoque para potencias
más elevadas se utilizan 2 SCRs en antiparalelo como se muestra en la figura 6.1.

vi = Vi.sen (ωt)

vi =Vi.sen (ωt)
carga

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 por secuencia.
Control porángulo 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, la regulación
se consigue anulando latensión 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 de la carga es mucho mayor queel 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 lleva incorporado un detector de paso
porcero 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 de control
de la variable acontrolar (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.

Vrampa
VC

Tensión en la cerga
Fig. 6.2. Control por secuencia.

La...