ELECTRONICA DE POTENCIA II (ELT 3712)
HORARIO:MARTES Y JUEVES 14.30-16:00 PONDERACION 3 EX.PARCIALES 30% 1EX.FINAL 40% LABORATORIO 10% AUX, trabajos y PROYECTO 20% BIBLIOGRAFIA ELECTRONICA DE POTENCIA CIRCUITOS, DISPOSITIVOS Y
APLICACIONES , RASHID, Tercera edicion ELECTRONICA DE POTENCIA, J.L.ANTUNES ALMEIDA POWER ELECTRONICS, NED MOHAM Fundamentals of Power Electronics (Erikson) POWER ELECTRONICS, WILLIAMS Switching Power Supply Design, Pressman INTRODUCION A LOS CONVERTIDORES CC-CA, Denizar Cruz POWER ELECTRONICS, DEWAN TEXTO DE LA MATERIA
CAPITULO ICIRCUITOS BASICOS CON DIODOS Y SCR
Introduccin Los convertidores estticos son un
conjunto de circuitos RLC, asociados a un conjunto de interruptores (diodo, BJTs, SCR, etc.), que abren y cierran en momentos determinados.
En Electrnica de Potencia es de suma importancia el estudio preliminar de los circuitos de primer orden y segundo asociados con interruptores estticos
CIRCUITOS DE PRIMER ORDEN Circuito RC en serie con un SCR
RCAK VVVE
: tenemos como dt
dVCiVRiE CCCC
Ci 0
SCR EN ON
RCE
RCV
dtdV cc
RCt
c eEV 1
RCt
c eREi
Tenemos
De la ecuacion
.t t t t
RC RC RC RCC C
E EV e e dt V e e RC CteRC RC
Si t=0, Vc=0Cte=-E
.t
RCCV E Cte e
CC
dVi Cdt
Curvas de tensin y corriente
Si t=0Vc=0, t=Vc=E
SCR en OFF
Conclusin Hay dos formas de apagar el SCR Disminuir la corriente por debajo de
Ih(corriente de mantenimiento) Invertir la tensin de alimentacin
(conmutacin forzada) En este tipo de circuito no es posible
alterar instantneamente el nivel de tensin en los bornes del capacitor, en aproximadamente 3T el SCR se bloquea.
Circuito RL en serie con un SCR
LR L L
diE V V i R Ldt
En t>0, SCR en ON
Li
LE
LRi
dtdi
LL
tLR
L eREi 1
tLR
L EeV
De la ecuacion
Tenemos
LL
diV Ldt
Si t=0i L=0, t=iL=E/R
tLR
L eREi 1 tL
R
L EeV
Conclusin
En este circuito la corriente en el SCR no se anula jams, por tanto es necesario circuitos auxiliares (Conmutacin forzada).
Circuito RL con diodo de circulacinSegunda etapa y con condiciones iniales
EvvREi RLD )0(;0)0(;)0(
00 RLAKRL vvvvv
Di
Segunda etapa con Drl en ON
0 Ridt
diL DD
tLR
OD eIti
)(
tLR
OL Iv
Re
De la ecuacion
Tenemos
DL
div Ldt
Curvas de corriente y voltaje
Ioit D 0
0 Dit
Si t=0VL=-IoR, t=VL=0
Conclusin Cuando se abre el SCR, el voltaje en la
inductancia cambia de polaridad
Circuito RL con diodo de rueda libre y recuperacin
Ecuaciones
permanenteregimenREIiONSCR o )1
LE
LRi
dtdi
DD 1
graficamoseREI
REi
tLR
D
.101
0)2 1 EvvOFFSCR RL
Corriente de la segunda etapa
IoiotSi D
01 DittSi
En t1 toda la energa almacenada en la inductancia es transferida a la batera E1
1 10 .
RtL
DE Ei I eR R
Calculo de t1
01 DittSi
1)(0 11t
LR
o eREI
RE
1
11 ln E
ERIRLt o
Realizar el anlisis para carga puramente inductiva
Carga de un capacitor a corriente constante
IiONenDvOFFSSi RLC .,0)1
OFFenDESCIiiONSSi RL ,,)2 1
Anlisis de ecuacionesdUc IcIc C Uc t Ctedt C
tCIUct
CIcUc
ONDEUcSi RL
EvttSi cf
IECt f
La corriente I vuelve a circular por eldiodo y el capacitor se encuentracargado a Uc=E
El tiempo de carga del capacitor:
Voltaje del capacitor
Circuito de recuperacin con transformador S ON Se acumula energa en LP D en OFF S OFF Se transfiere energa de LP a LS D
en ON (transfiere energa a E).
CIRCUITOS DE SEGUNDO ORDENONenStEn ,,0
oresolvienddtUcdLCUcE 2
2
LUUcE 22
dtUcdC
dtdi
dtdUcCic c
Solucin de la ecuacin de 2do orden
tsenwCLItwVcoEEtVc oLOo cos)()(
twCLItsenwVcoEti
CL
oLOoL cos)()(
Ejemplo Condiciones iniciales: Vco=0, ILO=0 y E0
tsenwCLItwVcoEEtVc oLOo cos)()(
twEEtVc ocos)(
tEsenwtiCL
oL )(
twCLItsenwVcoEti
CL
oLOoL cos)()(
Cuando la corriente del circuito se anula en , el tiristor se bloque a partir de ese momento el capacitor permanece cargado con tensin 2E
Inversin de la polaridad en un capacitor La inversin de la polaridad en un capacitor (situacin muy
encontrada en aplicaciones de conversores de CC-CC, en conmutacin forzada), se puede analizar como un caso particular, donde las condiciones iniciales son:
E=0, ILO=0 y Vco = -Vo
twVotVc ocos)(
tVosenwtiCL
o)(
Curvas de corriente y voltaje
Conclusin La polaridad del capacitor se invierte
durante el medio periodo de operacin, La energa almacenada en el capacitor es transferida al inductor y en seguida devuelta al capacitor. Esto permite determinar la corriente mxima que circula por el inductor.
Corriente mxima en el inductor
2
20
21
2
21
LMAXL
C
LIEt
CUEtot
LCUoIentonces
EEcomo
LMAX
LC
Ejercicio1 Los SCR son disparados alternadamente con Vc(t)=0,
i(t)=0 y E0, graficar vc(t) e iL(t) hasta 4
Ejercicio2 Hallar las expresiones de corriente de la
inductancia y voltaje del capacitor
( ) ( )L cE v t v t
( ) ( )L Ci t i t I
( )C CLL
d i I didiv L L Ldt dt dt
2
2C C
C Ldv d vi C v LCdt dt