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  • RECTIFICADORES CONTROLADOS

    DIRIGIDO A:

    PROFESOR. FARID MELENDEZ

    PRESENTADO POR:

    CRISTIAN CARVAJAL

    FRANCISCO GUERRERO

    ANDREA JARAMILLO

    JESUS PEREZ

    UNIVERSIDAD DE LA COSTA

    FACULTAD DE INGENIERA

    PROGRAMA DE INGENIERA ELECTRNICA

    ELECTRNICA III

  • RECTIFICADORES CONTROLADOS

    1. PRINCIPIOS GENERALES La electrnica de potencia tiene como fin el procesar y controlar el flujo de energa

    elctrica a travs del suministro de voltajes y corrientes en una manera ptima para las

    cargas de los usuarios gracias a la aparicin de conmutadores de estado slido que

    permiten reducir el volumen y prestaciones de los equipos de conversin de energa.

    Adicionalmente, en los ltimos aos el campo de la electrnica de potencia tuvo un

    crecimiento considerable debido a la confluencia de varios factores. Entre los que se

    destacan los avances revolucionarios en el campo de la microelectrnica y los de la

    tecnologa de manufactura con semiconductores. [1]

    Un convertidor de energa es un sistema o equipo electrnico que tiene por objetivo la

    conversin de energa elctrica entre dos formatos diferentes. Por ejemplo, obtener

    corriente continua a partir de corriente alterna[2].

    La distribucin de energa elctrica se hace, esencialmente, en corriente alterna. Sin

    embargo, en muchas aplicaciones, la carga alimentada requiere una tensin continua. La

    conversin AC/DC es realizada por convertidores estticos de energa, comnmente

    denominados rectificadores. Un rectificador es un sistema electrnico de potencia cuya

    funcin es convertir una tensin alterna en una tensin continua. Se puede tener

    rectificadores no controlados o controlados, los primeros reciben este nombre ya que no

    podemos ejercer control sobre la tensin rectificada de salida, la rectificacin en estos

    dispositivos se realiza utilizando diodos semiconductores. Los rectificadores controlados

    utilizan tiristores o transistores como elementos de rectificacin y nos permiten ejercer

    control sobre la tensin rectificada de salida, dicho control se realiza variando el tiempo de

    activacin o encendido de los tiristores, que conforman el circuito principal de

    conmutacin. Un tiristor de control de fase se activa aplicndole un pulso corto a su

    compuerta y se desactiva debido a la conmutacin natural o de lnea. Dicho pulso se

    puede controlar con el ngulo de disparo desde 0 hasta (180). Este control sobre la

    tensin de salida rectificada lo podemos usar en aplicaciones industriales, especialmente

    en propulsores de velocidad variable, cargadores de bateras, sistemas de alimentacin

    ininterrumpidas (UPS), equipos de calentamiento inductivo y una clase de drives de

    motores AC y DC.

  • Ilustracin 1.

  • 1. CLASIFICACION RECTIFICADORES CONTROLADOS [3]

    Ilustracin 2.

    RECTIFICADORES NO CONTROLADOS

    RECTIFICADORES CONTROLADOS

    SEMECONTROLADOS

    SEMICONTROLADOS DE MEDIA ONA (RESISTIVO)

    SEMICONTROLADOS DE ONDA COMPLETA

    (DIODO DE MARCHA LIBRE-TOTALMENTE

    INDUCTIVO)

    SEMICONTROLADOS DE ONDA COMPLETA

    (RESISTIVO)

    CONTROLADOS

    CONTROLADOS MEDIA ONDA (CARGA

    INDUCTIVA)

    CONTROLADOS DOBLE ONDA (CARGA

    INDUCTIVA)

    DUAL

    MONOFASICO CONTROLADO DE

    CUATRO CUADRANTES

  • 2.1 Segn la forma o momento de activacin y desactivacin de los

    tiristores

    a) Rectificadores controlados por ngulo de fase o ngulo de inicio de la conduccin. b) Rectificadores controlados por ngulo simtrico. c) Rectificadores controlados por modulacin del ancho del pulso (PWM). d) Rectificadores controlados por modulacin senoidal del ancho del pulso (SPWM). 2.2 Segn su capacidad de ajustar el valor de la tensin de salida

    Si tenemos en cuenta la transferencia de la energa elctrica entre la fuente de suministro y la carga, podemos realizar la siguiente clasificacin: a) Rectificadores semi controlados o semi convertidores: Operan en un

    cuadrante, proporcionan voltaje y corriente de salida positivos.

    b) Rectificadores controlados completos o convertidores completos: Operan en

    dos cuadrantes, la polaridad de su voltaje de salida puede ser positiva o negativa,

    sin embargo, la corriente de salida solo tiene una polaridad y es positiva.

    c) Rectificadores controlados duales o convertidores duales: Operan en los cuatro

    cuadrantes, tanto su voltaje como su corriente de salida pueden ser positivos o

    negativos.

    a) Rectificadores semicontrolados o semiconvertidores

    Transfieren energa en un solo sentido, de la fuente de suministro a la carga, la

    tensin aplicada a la carga es positiva, as como la corriente. Lo que quiere decir

    que la corriente entra a la carga. Si se representa la relacin de V I en el plano,

    se puede afirmar que el rectificador trabaja en el primer cuadrante.

  • Ilustracin 3.

    Entre este tipo de rectificador encontramos:

    a.1) Rectificador controlado de media onda con carga resistiva

    Ilustracin 4.

  • Proporciona potencias bajas y tensiones de salida bajas

    Determinacin de tensin sobre la carga

    Para media onda

    Para = 0 tenemos la mxima tensin promedio sobre la carga

    Tensin eficaz total sobre la carga

    Corriente eficaz total sobre la carga:

    a.2) Rectificador semicontrolado de onda completa o rectificador monofsico en

    puente semicontrolado. (Con carga altamente inductiva)

  • :

    Ilustracin 5,

    Entre el intervalo , se considera la corriente por la

    carga constante.

    Entre el intervalo , en este

    instante conduce y la corriente por S1 es nula (el tiristor se apaga, y S1 y D1

    quedan polarizados inversamente).

    Entre el intervalo S2 y D2 conducen, como en el primer caso, pero

    por la otra rama del inversor.

    Entre el intervalo S2 se encuentra apagado y D2 no conduce,

    parecido al segundo subintervalo, el diodo de libre circulacin conduce la corriente

    por la carga.

    Tensin promedio sobre la carga

    Tensin eficaz total sobre la carga

  • a.3) Rectificador Semicontrolado De Onda Completa (Carga Resistiva)

    Ilustracin 6.

    Entre y no circula corriente

    Entre circula corriente proporcional a

    b) Rectificadores controlados completos

    Este tipo de rectificadores trabajan en el primero y en el cuarto cuadrante, lo que

    significa que la tensin sobre la carga puede ser positiva o negativa.

  • Ilustracin 7.

    Si se representa la relacin de V I en el plano se puede notar que la corriente

    siempre es positiva, es decir, que siempre ingres a la carga. Cuando la tensin es

    positiva, la energa se transfiere de la fuente de alimentacin a la carga. Cuando

    es negativa, la energa se transfiere de la carga a la fuente de alimentacin, es

    decir, que se devuelve parte de la energa que le fue transferida. Para poder que

    esto suceda, la impedancia de la carga debe tener una componente inductiva.

    Entre este tipo de rectificador encontramos:

    b.1) Rectificador Controlado De Media Onda Con Carga Inductiva

    Proporciona potencias bajas y tensiones de salidas bajas

    Ilustracin 8.

  • Entre funciona como rectificador (inyecta potencia a la carga).

    Entre funciona como inversor (devuelve potencia a la entrada)

    b.2) Rectificador totalmente controlado de doble onda o convertidor

    monofsico en puente totalmente controlado (carga inductiva).

    Ilustracin 9.

    En el intervalo S1 y S4 conducen, corriente constante por la carga

    (rectificacin)

    En el intervalo S1 y S4 siguen conduciendo ya que la corriente por ellos

    no se anula (inversin), el equipo entrega potencia a la fuente.

    En el intervalo la corriente circula por S2 y S3 (rectificacin) Al disparar

    S2 y S3, aparece una tensin inversa sobre S1 y S4, por lo que finalmente, se desactivan

  • c) Rectificadores Controlados Duales

    Pueden operar en los cuatro cuadrantes respecto a la representacin de la tensin

    y corriente en la carga, Pueden cambiar la polaridad de la tensin y sentido de la

    corriente de la carga.

    Ilustracin 10.

    1 cuadrante: Entrega energa a la carga con rotacin en un determinado giro del

    eje

    2 cuadrante: devuelve energa al sistema con igual sentido de giro del 1

    cuadrante

    3 cuadrante: Devuelve energa al sistema con rotacin inversa al 1 cuadrante

    4 cuadrante Entrega energa a la carga con rotacin inversa al 1 cuadrante.

    Entre este tipo de rectificador encontramos:

    c.1) Rectificador Monofsico Controlado De Cuatro Cuadrantes

    Est formado por dos convertidores controlados completos que trabajan espalda

    con espalda, de forma tal que pueden invertir tanto la corriente como la tensin

    sobre la carga, logrando funcionar en los cuatro cuadrantes.

    Se pueden trabajar de dos formas:

    Sin corriente circulante, y con corriente circulante.

    Para el caso sin corriente circulante:

    Solo entrega tensin a la carga uno de los convertidores, en este caso se puede

    cambiar la polaridad de la tensin sobre la carga pero no la de la corriente.

  • Funciona en los cuadrantes 1 y 4. (Como un rectificador controlado completo).

    Tensin Us 1

    Ilustracin 11.

    Para invertir corriente y polaridad de tensin se debe apagar el primer convertidor

    y encender el segundo para que suministre la tensin Us2. Funciona en

    cuadrantes 2 y 3

    .

    Ilustracin 12.

  • Ilustracin 13.

    Cuando funciona con corriente circulante, el flujo de potencia es posible en

    cualquier direccin y cualquier momento de forma independiente de la carga y la

    dinmica de cambio de un cuadrante a otro es ms rpida.

    Diferencia de tensiones

    entre ambos

    convertidores

  • BIBLIOGRAFIA REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

    [1] N. Mohan, Electrnica de Potencia. Convertidores, Aplicaciones y Diseo.

    McGraw-Hill Interamericana Editores S.A. de C.V., 2009.

    [2] Microsoft Word - RCPME_C3.doc - convertidores.pdf. [Online]. Available:

    http://ocw.unican.es/ensenanzas-tecnicas/maquinas-

    electricas/materiales/convertidores.pdf. [Accessed: 15-abr-2013].

    [3] Muhamad H. Rashid. Electrnica de Potencia. Circuitos, Dispositivos y

    Aplicaciones. Segunda Edicin. Prentice Hall Inc. 1993