Electrónica de Potencia

Prof. Alexander Hoyo

Rectificadores Trifásicos

• La finalidad es la de generar una tensión o corriente continua especifica, a partir de una fuente de corriente alterna.

• Presentan mejores ventajas comparativas que los de media onda.– Disminuye el rizado en las corrientes de

salida en la barra de corriente continua y se obtiene un mayor valor de tensión y corriente continua.

Rectificadores Trifásicos

• Aplicaciones– Cargadores de batería.– Fuentes de poder.– Control de velocidad y posición de máquinas

de corriente continua.– Transmisión en Corriente Continua (HVDC).– Excitación de máquinas sincrónicas.– Electro filtros.– Entre otras.

Puente rectificador trifásico

• Solo puede conducir un diodo a la vez en la mitad superior del puente. El diodo que conduce tendrá su ánodo a la tensión de fase mayor.

• Solo puede conducir un Diodo a la vez en la mitad inferior del puente. El diodo que conduce tendrá su cátodo a la tensión de fase menor.

Puente rectificador trifásico

Rectificador de 6 pulsos

Puente rectificador trifásico

• Tensión promedio de salida

Vm,L-L Voltaje pico de la tensión línea a línea

Por ejemplo:

110VAC Tres fases en estrella

Vm,L-L = 110 * √2 * √3 = 269,3 V

Vo = 256,2 V

Voltaje Línea a Línea es √3 veces el voltaje de fase

Puente rectificador trifásico

• Corriente promedio de salida

• Voltaje RMS de salida

Si R = 100Ω

Io = 256,2 V / 100Ω = 2,56 A

LLmLLmRMS

LLmRMS

VVV

dwtsenwtVV

,,

3/2

3/

2,

956.04

33

2

1

3/

1

VRMS = 257,3 V

Puente rectificador trifásico

• Corriente RMS de salida

• Eficiencia (Ƞ)

Si R = 100Ω

IRMS = 257,3 V / 100Ω = 2,57 A

DCDCDC IVP

R

VI RMSRMS

RMSRMSAC IVP %8,99

AC

DC

P

P

Carga Inductiva

• Se puede producir una corriente de carga esencialmente continua.

Carga Inductiva

• Serie de Fourier de la corriente de la fase a

Filtros para evitar que los armónicos entren al sistema

de alterna

Rectificador Trifásico Controlado

Rectificador Trifásico Controlado

• Voltaje Promedio de Salida

• Corriente Promedio de Salida

R

VI oo

Rectificador Trifásico Controlado

• Voltaje RMS de Salida

• Corriente RMS de Salida

3/2

3/

2,3/

1dwtsenwtVV LLmRMS

R

VI RMSRMS

Rectificador Trifásico Controlado

• Eficiencia (Ƞ)

AC

DC

P

P

Controladores DC - DC

• Los controladores DC - DC tiene como finalidad suministrar tensión y corriente continua variable a partir de una fuente de corriente continua.

• En la literatura a estos convertidores estáticos se les conoce como: "Chopper" o "Troceadores".

• Su principio de funcionamiento se basa en una operación periódica, en donde se suministra tensión de la fuente a la carga durante un tiempo (ton) y posteriormente se aplica un cortocircuito sobre esta, el resto del período (T).

• Para la construcción de un chopper, se requieren componentes con control de encendido y apagado. En muchas oportunidades se han utilizado tiristores con circuitos auxiliares de apagado.

Controladores DC - DC

• Regulador Lineal Básico

Controladores DC - DC

• Convertidor Conmutado básico

Controladores DC - DC

• Voltaje Promedio de salida

• Razón de Conducción del Chopper

Controladores DC - DC

Controladores DC - DC

• Aplicaciones– Control de motores de corriente continua.– Fuentes de poder DC.– Tracción de vehículos eléctricos.– Frenado eléctrico.

Tipos de Convertidores DC - DC

• Chopper Reductor o Tipo A• En este esquema la corriente por la carga sólo

puede ser positiva al igual que la tensión, debido a la disposición de las dos componentes de potencia. Su principal aplicación como su nombre lo indica es suministrar tensión continua variable desde cero hasta el valor de la fuente.

Tipos de Convertidores DC - DC

• Chopper Elevador o Tipo B

Tipos de Convertidores DC - DC

• En este esquema, la componente principal coloca la carga en cortocircuito, estableciendo una corriente en sentido contrario al indicado en la figura.

• Al apagarse la componente principal la inductancia de la carga se opondrá al cambio brusco de corriente manteniendo el sentido de circulación de esta, de la carga a la fuente.

• Este puente requiere para su funcionamiento que la carga sea activa, es decir, que posea fuente de tensión y que posea una componente de inductancia.

• La fuente de la carga es inferior a la de la fuente, de hay el nombre de chopper elevador. Su principal aplicación es frenado regenerativo.

Tipos de Convertidores DC - DC

• Chopper Tipo C

Tipos de Convertidores DC - DC

• Este puente combina a los dos anteriores en un solo convertidor. Permite tanto la operación de reducción como elevación de tensión, su funcionamiento tiene las mismas restricciones que el chopper elevador.

• Su principal aplicación es en tracción de vehículos eléctricos tanto en las operación de aceleración como de frenado.

Tipos de Convertidores DC - DC

• Chopper Tipo D

Tipos de Convertidores DC - DC

• Este puente suministra tensión positiva cuando las componentes con control están conduciendo y tensión negativa cuando están apagadas.

• La corriente en la carga sólo puede ser positiva por la disposición de las componentes de potencia.

Tipos de Convertidores DC - DC

• Chopper Tipo E

Tipos de Convertidores DC - DC

• A esta configuración también se le conoce en la literatura como inversor o puente "H". Este esquema se obtiene de la superposición de dos chopper tipo "D" en contra fase.

• Esta estructura, le da la posibilidad de suministrar tensión y corriente positiva y negativa a la carga. Su principal aplicación adicional a la de inversor (suministrar tensión AC a partir de una fuente DC) es la del control de los campos de motores de corriente continua para vehículo eléctricos, este puente permite invertir el sentido de circulación de la corriente en el devanado lo que ocasiona la inversión del sentido de giro del motor.

Chopper a Transistores

Referencias

• Rashid, M. (1993) Electrónica de Potencia, Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones. 2da Edición.

• Hart, D. (2001) Electrónica de Potencia.

• Bueno, A. (2012). Electrónica de Potencia: Aspectos Generales y Convertidores Electrónicos.