Electronica de potencia

TEMA 10 : Reguladores e Interruptores Estáticos de Continua

TEMA 10 Reguladores e interruptores estáticos de continua
10.1.-Introducción. 10.1.1.- Funcionamiento básico: 10.2.- Interruptores estáticos de corriente continua. 10.2.1.-Interruptor de conmutación forzada por condensador en paralelo. 10.2.2.- Interruptor estático de bloqueo forzado por inductancia en serie con la carga. 10.3.-Reguladores estáticos de corriente continua. 10.3.1.- Regulador de frecuencia variable. Bloqueo por circuito resonante. 10.3.2.- Troceador de Morgan de autoconmutación por circuito resonante. 10.3.3.- Regulador de c.c. con bloqueo por condensador en paralelo o Troceador de oscilación. 1 1 2 3 5 7 11 13 13

10.1.-Introducción.
En los temas anteriores, cuando los dispositivos rectificadores estabanunidos a una fuente alterna, los semiconductores tenían un proceso de conmutación a corte de forma natural. Cuando la alimentación sea una fuente de voltaje continuo, el principio de conmutar de forma periódica las conexiones entre la fuente d.c. y la carga proporciona un mecanismo para controlar la potencia en la carga. Estos circuitos se les denomina troceadores ("choppers") o reguladoresestáticos de continua. Los reguladores estáticos de continua son sistemas que transforman la corriente continua de tensión constante en corriente continua de tensión variable y de la misma frecuencia. En el límite donde la potencia entregada a la carga sea máxima o nula se obtienen los interruptores estáticos de continua. Por otro lado, las aplicaciones de los convertidores DC/DC recaen fundamentalmentesobre dos campos: Fuentes de alimentación conmutadas. Son fuentes de alimentación en las que el regulador en vez de ser lineal es conmutado, consiguiéndose un importante aumento del rendimiento y una buena respuesta dinámica. Alimentación de motores de corriente continua, cuya regulación requiere tensiones continuas variables. Las potencias utilizadas en este caso son considerables 10.1.1.-Funcionamiento básico: Para introducirnos en el funcionamiento de los convertidores DC/DC, se considerará el circuito que se recoge en la siguiente figura, conformado exclusivamente por un interruptor y una carga resistiva pura. El interruptor se abre y se cierra siguiendo una señal de periodo “T” denominada periodo de convertidor. El tiempo durante el cual el interruptor está cerrado, y por tanto lacarga se encuentra conectada a la fuente primaria de energía, se denominará tiempo de conducción, “TON”. Por otro lado el tiempo que el interruptor permanece abierto, dejando aislada la carga, se llamará tiempo de bloqueo, “TOFF”. La suma de TON y TOFF, como se puede apreciar en la figura, da el periodo de convertidor (T). Cuando el interruptor S está cerrado, 0< t < TON, la tensión de la fuente serefleja en la carga, provocando la circulación de corriente a través de ella. Si por el contrario S está abierto, TON < t < T, el vínculo entre la fuente y carga se rompe, quedando esta última aislada de la primera. Como la carga es resistiva pura, la corriente circulante por la misma, en estas condiciones, se anula completamente.

I.T.T.(S.E.) - Universitat de València -

Curso 06/07

-1-Introducción a la Electrónica de Potencia La tensión media que existe en la carga será: VO =

1 T

∫

TON 0

vo dt =

TON ×E =δ ×E T

Al cociente entre TON y T se le denomina ciclo de trabajo, δ. También se puede obtener el valor eficaz de la tensión en la carga: V RMS =

⎛1 ⎜ ⎝T

∫

TON 0

⎞ 2 vo dt ⎟ = δ E ⎠

Considerando que todos los elementos que participan en elconvertidor son ideales y que no se producen pérdidas en los mismos, se puede decir que la potencia de entrada es la misma que la obtenida a la salida del convertidor. Por tanto:

1 TON 1 TON vo E2 PE = PO = ∫ vo io dt = ∫ dt = δ T 0 T 0 RO RO
Las conclusiones más destacadas son: La tensión media en la carga, VO, es directamente proporcional a la tensión aplicada a la entrada del convertidor....