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8/16/2019 Convertidores Con Tiristores
1/30
Universidad de Oviedo
Lección 8
Convertidores CA/CC y CA/CAcon tiristores
Diseño de Sistemas Electrónicos de Potencia
4º Curso. Grado en Ingeniera en !ecnologas y
Servicios de !elecomunicación
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2/30
C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
" Hasta los años 70, la mayor parte de la electrónica de potencia se
basaba en el uso de tiristores (especialmente SCs! como interruptores
controlados
" Con SCs se diseñaban convertidores CC"CC, CC"C#, C#"CC y C#"C#
" $n la actualidad, en la mayor%a de las aplicaciones de electrónica de
potencia los interruptores controlados son &OS'$s o )*+s (a
potencias muy altas se siuen utili-ando SCs y *Os!
" .osotros vamos a estudiar los siuientes convertidores basados en
tiristores/
Convertidores C#"CC/
" ecti1icadores tri12sicos controlados (con SCs!
" ecti1icadores tri12sicos semicontrolados (con SCs ydiodos!
Convertidores C#"C#/
" Controladores de 1ase mono12sicos (con )#Cs!
)ntroducción
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico no controlado de media onda
0 30 40 50 60
600
400
0
400
ms
600
v
#
##
vS
v
9
9S
9
vO
#
$
i
i
iS
iO
v vvS
vO:med
vO
!t1 4(sen;v red, ⋅
π
⋅
π 5sen;
5v ,med : O
&onta
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico no controlado de media onda
0 30 40 50 60600
400
0
400
ms
600
v
&onta
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico no controlado de media onda
0 30 40 50 60
600
400
0
400
ms
600
v vvS
vO:med
!t1 4(sen;v red, ⋅
π
⋅
π 5sen;
5v ,med : O
&onta
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico no controlado de media onda
0 30 40 50 60600
400
0
400
ms
600
v
&onta
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vO
vSv
C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico
no controlado de
onda completa
v#
##
vS
v
93 9S3 93
94 9S4 94
;O
#
$
600
400
0
400
600
A00
0 30 40 50 60 ms
v
vO:med" $ 54?,5 ;
(450 ; e1icaces!
vB:0
v.:0
vO > vB:0 v.:0
π
⋅
π 5sen;
54v ,med : O
i
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
0 30 40 50 60600
400
0
400
ms
600
v
0 30 40 50 60600
400
0
400
ms
600
v
Con cara resistiva
Con cara muy
inductiva
" Corriente por una 1ase
ecti1icador tri12sico no controlado de onda completa
i
i
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico controlado de media onda
0 30 40 50 60600
400
0
400
ms
600
v vvS
&onta
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta 0,635?K;
vO
i
vO
#
$
#
$vO:med
vO
#
$
#
$vO:med
Basiva #ctiva
vO:med
α > 340D
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c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta A0D
450 ;
(e1icaces!
356,? ;
v
#
##
vS
v
S
i
i
iS
iO
vO
#
$
#
$vO:med
α
> 340D
450 ;
(e1icaces!356,? ;
La bater%a se est2 carando/
$l circuito opera como recti1icador
La bater%a se est2 descarando/
$l circuito opera como inversor
Cara muy inductiva
)nversor no autónomo
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o n v e r t i d o r e s
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t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta
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c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico controlado de media onda &onta
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vO:medvO
vSv
C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico controlado
de onda completa
600
400
0
400
600
A00
0 30 40 50 60 ms
v
vB:0
vO > vB:0 v.:0
!Kcos(5
sen;5
4v ,med : O α
π
⋅
π
v#
##
vS
v
3 S3 3
4 S4 4
;O
#
$
v.:0
i
" $ 54?,5 ;
α > 40D
α
α
vO:med > 3,??6K;
Baraα ≤
A0D con cualJuier tipode cara o para cualJuier
α
con cara muy inductiva/
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
" 'ormas de onda de
tensión para cualJuier
α con cara muy
inductiva
α > A0D
α
> 7?D
vO:med > 0,847K;
ecti1icador tri12sico controlado de onda completa
vSv400
0
400
600
A00
v
vO
vO:med > 0,648K;
0 30 40 50 60 ms
400
0
400
600
A00
vSv v
vO
ecti1icador
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
" 'ormas de onda de
tensión para cualJuier
α con cara muy
inductiva
α > 0D
α
> 340D
vO:med > 0
ecti1icador tri12sico controlado de onda completa
vSv
400
0
400
600
A00
v
vO:med > 0,847K;
vSv
600
400
0
400
600
0 30 40 50 60 ms
v
vO)nversor no autónomo
'ronterarecti1icadorinversor
vO
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
" 'ormas de onda de corriente con cara muy inductiva
400
600
0
0
vα
> 40D400
600
0
0
v α > A0D
ecti1icador tri12sico controlado de onda completa
0 30 40 50 60 ms
400
600
0
0
vα > 0D
0 30 40 50 60 ms
400
600
0
0
v α > 340D
i i
ii
ecti1icador ecti1icador
'rontera )nversor
ti1i d t i12 i t l d d d l t
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
" 'ormas de onda de
tensión con cara
resistiva pura (para α
≤
A0D es iual Juecon cara inductiva!
α > A0D
α > 0D
ecti1icador tri12sico controlado de onda completa
vSv400
0
400
600
A00
v
vO
0 30 40 50 60 ms
400
0
400
600
A00
vSv v
vO
vO:med > 0,847K;
vO:med > 0,444K;
α
π
⋅
=
Asen3;
55v
,med : O
ti1i d t i12 i t l d d d l t
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
" 'ormas de onda de corriente con cara resistiva pura
400
600
0
0
vα
> 0D400
600
0
0
v α > 40D
ecti1icador tri12sico controlado de onda completa
0 30 40 50 60 ms
400
600
0
0
vα > A0D
0 30 40 50 60 ms
400
600
0
0
v α > 0D
i i
i i
i
(cara muy
inductiva!
i
(cara muy
inductiva!
i
(cara muyinductiva!
i
(cara muyinductiva!
ti1i d t i12 i i t l d
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vO:med
vSv
C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
ecti1icador tri12sico semicontrolado
600
400
0
400
600
A00
0 30 40 50 60 ms
v
vB:0
vO > vB:0 v.:0
!cos(3K5
sen;5
v med : O α
π
⋅
π
v#
##
vS
v
S
9 9S 9
;O
#
$
v.:0
i
" $ 54?,5 ;
α > 40D
α
vO:med > 3,A06K;
" $st2 compuesto por
5 SCs y 5 diodos
vO
Baraα ≤
A0D con cualJuier
tipo de cara/
ti1i d t i12 i i t l d
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o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
" 'ormas de onda de
tensión para cara
inductiva o resistiva
α > 6?D
α > 0D
vO:med > 3,634K;
ecti1icador tri12sico semicontrolado
vSv400
0
400
600
A00
v
vO:med > 0,847K;
0 30 40 50 60 ms
400
0
400
600
A00
vSv v
.unca @ay tensión
neativa en la cara
(los diodos lo impiden!
vO
vO
ti1i d t i12 i d ( i ti i t !
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
" Con el control adecuado de los interruptores se puede
conseuir controlar la corriente por las entradas (Jue puede ser
senoidal en 1ase con la tensión! y la tensión de salida
" Con interuptores bidireccionales en corriente y tensión se
puede conseuir Jue el recti1icador 1uncione como inversor
suministrando corriente senoidal en 1ase con la tensión de
entrada
" Su estudio no se puede abordar en esta asinatura
ecti1icadores tri12sicos modernos (sin tiristores!
v#
##
vS
v
S3 SS3 S3
S4 SS4
S4
#
$
L
L
L
C;O
#
$
ecti1icadores tri12sicos modernos (sin tiristores!
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
$l convertidor E+acTto+acTF
ecti1icadores tri12sicos modernos (sin tiristores!
v #
##
vS
v
S3 SS3 S3
S4 SS4 S4
#
$
L
L
L
C
v
vS
v
S3SS3S3
S4SS4S4
L
L
L
" Bermite enerar C# desde C#, cambiando la 1recuencia
" Bermite recuperar ener%a desde caras activas" $s ideal para controlar motores de E
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C
o n v e r t i d o r e s
c o n
t i r i s t o r e s
eciben el nombre de Econtroladores de 1aseF
Convertidores C# "C# mono12sicos sin cambio de 1recuencia
" $s un circuito muy utili-ado (control de intensidad luminosa, control
de velocidad de motores de colector, control continuo de cale1acción
elctrica, etcR!
" Cuando la tensión en el condensador C3 alcan-a la tensión de disparo
del 9)#C 9i3 (t%picamente 50 ;!, se dispara el )#C r 3 y, por tanto, se
aplica tensión a la cara
" $l instante en el Jue se dispara el 9)#C depende de la resistencia
variable v Controlando su valor se controla el 2nulo de des1ase yt t l t i li d l
v
#
#
$C3
;L# $
r 3;
9i3
α
;L ;L
;L ;Lα > 0D
α
> 50Dα
> A0D
α > 340D