Rectificador Monofasico

DISEÑO DIDÁCTICO DE UN RECTIFICADOR CONTROLADO TRIFÁSICO
Victor H. Compeán J., Claudio A. Lara R., Gregorio Moctezuma J., Gabriel G. Luna M. y Daniel U. Campos D.
Facultad de Ciencias (UASLP), Av. Salvador Nava s/n, Zona Universitaria, C.P. 78290, San Luis Potosí, S.L.P., Méx.

RESUMEN- En este artículo se presenta un diseño didáctico de un rectificador controlado trifásico (convertidorCA/CD). La objetivo principal de este circuito es que el estudiante de ingeniería pueda implementarlo y analizarlo con conocimientos básicos de electrónica, tales como configuraciones de amplificadores operacionales, JFET’s, circuitos RC y principios básicos de tiristores, en este caso SCR’s ó Rectificadores Controlados de Silicio. Por lo tanto, este circuito es adecuado para realizar prácticas a nivellicenciatura. El circuito completo puede dividirse en 3 etapas: control, aislamiento y potencia. Así, el circuito presenta un aislamiento completo entre la línea trifásica y la etapa de control.

gráficas referentes al circuito se presentan en una sección de implementación y resultados; finalmente el artículo se concluye con algunos comentarios finales. CIRCUITO. El circuito de potencia deCA/CD consta de 6 rectificadores controlados de silicio (SCR) los cuales tienen que ser activados individualmente con un ángulo de disparo α. Entre los SCR’s existe un desfasamiento de π/3 radianes o 60º (proporcionados por la etapa de control) debido a las características de la alimentación trifásica, como se ve en la Fig. 1.

INTRODUCCIÓN: La electrónica de potencia ha evolucionado dramáticamenteen los últimos 20 años. El desarrollo en los elementos semiconductores ha propiciado que se puedan ya realizar conversiones de energía de manera eficiente y a nivel altos de potencia. Todo esto ha ayudado a satisfacer las necesidades crecientes de las aplicaciones industriales. Por todo esto, la electrónica de potencia ya es una materia básica en las carreras con enfoque en la electrónica. Dondelos diferentes tipos de conversión de energía CA/CD, CD/CD, CA/CA, CD/CA son analizadas y estudiadas [1], [2]. En el presente artículo se presenta el diseño de un rectificador trifásico controlado por fase (convertidor CA/CD). El circuito consta de tres partes principales: la etapa de control, la etapa de potencia y el acoplamiento entre etapas. Este tipo de convertidores trifásicos son utilizadosen la industria para operar en dos cuadrantes, generalmente para el control de motores CD. La motivación para el desarrollo del circuito mostrado fue presentar un diseño que fuera de utilidad didáctica para estudiantes de licenciatura. La partes que integran este circuito son basadas en conocimientos básicos de electrónica. Ahora, el trabajo presentado es el resultado de una extensión de un diseñode un convertidor controlado CA/CD monofásico, aplicado como actuador de potencia en un variador de velocidad de un motor CD [4]. El orden de los puntos a tratar en este artículo se detallan. Primero se introducen las características generales del circuito, posteriormente se explicarán a grandes rasgos las partes que conforman la etapa de control, la etapa de potencia, el acoplamiento entreetapas. Después, datos y

Fig. 1. Ángulo de disparo α encargado de la activación de los SCR’s.

Para simplificar la descripción del circuito convertidor CA/CD, este se divide en tres partes generales que serán detalladas a continuación: A. Etapa de control, B. Etapa de acoplamiento, C. Etapa de potencia, D. Red Snubber A. Etapa de control En el puente controlado, debido a las propiedades de loselemento de potencia, al variar el ángulo de disparo α de los SCR’s, el voltaje promedio de salida Vcd también cambiará. Para una carga altamente inductiva, el voltaje promedio de salida esta dado por (1), y para una carga puramente resistiva por (2) [1],[2].

Vcd = Vcd =

3 3

π

Vm cos α

(1) (2)

3 3 Vm(1 + cos α ) 2π

1

donde Vm es el voltaje máximo entre línea y neutro. Es...